恒頻—調(diào)頻蝙蝠下丘神經(jīng)元在補(bǔ)償靶物回聲多普勒頻移中的功能研究.pdf

1、多普勒頻移補(bǔ)償(dopplershiftcompensation，DSC)是恒頻-調(diào)頻(constantfrequency-frequencymodulation，CF-FM)蝙蝠特有的一種感官-運(yùn)動(dòng)調(diào)控行為，CF-FM蝙蝠通過(guò)對(duì)發(fā)聲頻率進(jìn)行調(diào)控，保證回聲頻率始終維持在聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)最敏感范圍。本實(shí)驗(yàn)采用改變發(fā)聲頻率而保持回聲頻率不變的方式，模擬自然狀態(tài)下CF-FM蝙蝠多普勒頻移補(bǔ)償后的脈沖-回聲對(duì)信號(hào)，利用細(xì)胞外電生理記錄方法研究了普氏蹄蝠

2、(Pratt'sroundleafbat，HipposiderosPratti)下丘(inferiorcolliculus，IC)神經(jīng)元對(duì)不同多普勒頻移補(bǔ)償后的回聲信號(hào)的反應(yīng)。
　　實(shí)驗(yàn)在7只健康成年普氏蹄蝠下丘中共記錄到聲敏感神經(jīng)元268個(gè)，神經(jīng)元的最佳頻率(bestfrequency,BF)，最小閾值(minimumthreshold，MT)和記錄深度(recordingdepth)范圍分別為:10.0～91.1(46.1±1

3、7.2)kHz，10～99(62.4±13.8)dBSPL,573～5040(2654.5±806.2)μm。
　　實(shí)驗(yàn)分析了103個(gè)BF在諧波內(nèi)的神經(jīng)元對(duì)多普勒頻移補(bǔ)償后回聲信號(hào)的反應(yīng)，其中42個(gè)神經(jīng)元BF(28.0～31.4kHz)分布于第一諧波內(nèi)，61個(gè)神經(jīng)元BF(57.4～61.3kHz)分布于第二諧波內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)根據(jù)神經(jīng)元對(duì)不同多普勒頻移補(bǔ)償后的脈沖-回聲對(duì)刺激的反應(yīng)，可將記錄到的諧波內(nèi)神經(jīng)元分為對(duì)多普勒頻移

4、補(bǔ)償值具有選擇性的神經(jīng)元(selectiveneurons，S;70/103，68％)和無(wú)選擇性神經(jīng)元(non-selectiveneurons，NS;33/103，32％)。70個(gè)S神經(jīng)元中，36(35％)個(gè)神經(jīng)元為對(duì)正向補(bǔ)償值偏好的神經(jīng)元;13(13％)個(gè)神經(jīng)元為對(duì)負(fù)向補(bǔ)償值偏好的神經(jīng)元;剩余21(20％)個(gè)神經(jīng)元?jiǎng)t表現(xiàn)為對(duì)正負(fù)補(bǔ)償值均有偏好的雙向U型選擇性神經(jīng)元。(2)70個(gè)S神經(jīng)元中，53(76％)個(gè)神經(jīng)元BF在第二諧波內(nèi)，17

5、(24％)個(gè)神經(jīng)元BF在第一諧波內(nèi)，且最佳補(bǔ)償值為-3kHz的神經(jīng)元數(shù)目最多。(3)S神經(jīng)元在最佳補(bǔ)償脈沖-回聲對(duì)刺激下的恢復(fù)率達(dá)到50％的雙聲間隔(interpulseinterval，IPI)(17.6±16.3ms)比標(biāo)準(zhǔn)50％IPI(53.9±27.4ms)短(P＜0.001)。同時(shí)神經(jīng)元恢復(fù)周期曲線類型也發(fā)生了變化，主要表現(xiàn)為短時(shí)(shortrecovery,SR)和中等(moderaterecovery,MR)恢復(fù)型神經(jīng)元增

6、多，而長(zhǎng)時(shí)恢復(fù)型(longrecovery,LR)神經(jīng)元減少。(4)S神經(jīng)元的最小閾值(56.6±14.1vs68.5±11.9dBSPL)(P＜0.001)和潛伏期(9.09±2.36vs10.11±2.24ms)(P＜0.05)均比NS神經(jīng)元小，且差異顯著。(5)分析NS和S神經(jīng)元的頻率調(diào)諧曲線類型發(fā)現(xiàn)，63個(gè)S神經(jīng)元中43(68％)個(gè)神經(jīng)元的頻率調(diào)諧曲線(frequencytuningcurve，F(xiàn)TC)為U型，15(24％)個(gè)為

7、V型，5(8％)個(gè)為封閉型。NS神經(jīng)元中V型神經(jīng)元占68％(17/25)，U型神經(jīng)元占32％(8/25)，且S神經(jīng)元的Qn值和高低頻邊斜率均高于NS神經(jīng)元，差異顯著。(6)比較NS和S神經(jīng)元的強(qiáng)度放電率函數(shù)(rateamplitudefunction，RAF)，發(fā)現(xiàn)S神經(jīng)元的最佳幅度(bestamplitude，BA)(85.4±15.3vs103.5±13.4dBSPL)（P＜0.001)和動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange，DR)(

8、18.1±9.4vs31.0±12.2dBSPL)(P＜0.001)顯著低于NS神經(jīng)元，但斜率(slope)(3.4±1.9vs2.0±0.9％/dB)顯著高于NS神經(jīng)元(P＜0.01)。
　　上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在普氏蹄蝠IC存在著對(duì)多普勒頻移補(bǔ)償值具有選擇性的和無(wú)選擇性的神經(jīng)元。其中S神經(jīng)元在最佳補(bǔ)償值脈沖-回聲對(duì)刺激下對(duì)回聲信號(hào)反應(yīng)更快，能夠及時(shí)的對(duì)靶物信息做出判斷，從而保證CF-FM蝙蝠在復(fù)雜生存環(huán)境中快速有效的分析發(fā)聲與回