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中枢听觉系统对声音时程的调谐和识别

生理学报 2010年第4期62卷 309-316页

作者：王欣李安安吴飞健华中师范大学生命科学学院武汉430079 湖北第二师范学院化学与生命科学系武汉430205 中国科学院武汉物理与数学研究所/波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071

声音的时程信息对动物的声通讯和人的言语识别非常重要。声信号中的大部分信息都编码在随时间变化的振幅和频谱中。听中枢神经元对声音时程的调谐先后在蛙、蝙蝠、小鼠等动物的下丘及以上结构内发现,其在声信号识别和声信息承载方面发... 详细信息

声音的时程信息对动物的声通讯和人的言语识别非常重要。声信号中的大部分信息都编码在随时间变化的振幅和频谱中。听中枢神经元对声音时程的调谐先后在蛙、蝙蝠、小鼠等动物的下丘及以上结构内发现,其在声信号识别和声信息承载方面发挥重要作用;以人为对象的心理物理学研究也观察到发声的时程对语音识别和语义分析非常重要。时程调谐的神经机制目前尚不清楚,可能是兴奋性输入和抑制性输入按某种模式进行的整合。巧合检测模型和反巧合模型等可解释某些类型的时程选择性神经元上的调谐机制,而神经元自身的结构特性也可能与时程调谐的形成有关。时程调谐还受到声音的其他参量(如频谱构成、强度、重复率等)影响,时程选择性神经元可根据这些参量的动态变化凸显特殊生境下的有意义声信号。本文在相关研究工作基础之上,结合本实验室的研究结果,对中枢听神经元的时程编码特性和机制,以及某些声信号参数对神经元时程编码的影响和时程调谐的生物学意义作介绍和评述。

关键词：时程调谐时间整合中枢听觉系统下丘

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耳蜗毛细胞换能的生物物理特性

华中师范大学学报（自然科学版） 2003年第1期37卷 80-86页

作者：吴飞健陈其才华中师范大学生命科学学院武汉430079

耳蜗的声感受是通过将大气压的微小波动转换成沿听神经传导的AP而实现的,HC在这一机-电换能过程中起关键作用.近二十年来,HC换能的生物物理特性研究取得许多重要突破,已在诸多方面从根本上改变了人们对听觉机制的传统认识.本文从HC换能... 详细信息

耳蜗的声感受是通过将大气压的微小波动转换成沿听神经传导的AP而实现的,HC在这一机-电换能过程中起关键作用.近二十年来,HC换能的生物物理特性研究取得许多重要突破,已在诸多方面从根本上改变了人们对听觉机制的传统认识.本文从HC换能模型、IHC与OHC的功能差异以及耳蜗声分析主动机制等三方面对这一领域进行了讨论与展望.

关键词：耳蜗毛细胞机-电换能生物物理特性听觉机制弹簧门控模型感受器

听中枢神经元频率选择性形成的机制:near-CF还是off-CF?(英文)

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华中师范大学学报（自然科学版） 2004年第3期38卷 347-354页

作者：吴飞健陈其才华中师范大学生命科学学院武汉430079

已知从外周到初级听皮层,神经元的频率选择性逐级提高,然而,有关该过程的神经机制长期以来一直处于争论之中.本文对这一核心问题进行了分析与探讨.

关键词：听神经元频率选择性侧抑制

调频声的调制范围和刺激呈现率对小鼠下丘神经元听反应的影响(英文)

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生理学报 2010年第3期62卷 210-218页

作者：李安安张艾娅陈其才吴飞健华中师范大学生命科学学院基因调控与整合生物学湖北省重点实验室武汉430079 湖北第二师范学院化学与生命科学系武汉430205

在自然声环境中,多数与生命活动相关的声音都包含有调频声成分,这些调频声往往都具有不同的调制范围和重复率。本研究采用常规电生理技术检测小鼠下丘神经元对具有不同调制范围和刺激呈现率声信号的反应情况。在所记录的90 个下丘神经元... 详细信息

在自然声环境中,多数与生命活动相关的声音都包含有调频声成分,这些调频声往往都具有不同的调制范围和重复率。本研究采用常规电生理技术检测小鼠下丘神经元对具有不同调制范围和刺激呈现率声信号的反应情况。在所记录的90 个下丘神经元中,超过60% 的神经元对较窄的调制范围有最好的反应(窄通型,上扫:60.00%, 54/90;下扫:63.33%,57/90),其它少部分的反应类型有带通型(上扫:16.67%,15/90;下扫:18.89%,17/90)、宽通型(上扫:4.44%, 4/90;下扫:4.44%, 4/90)和全通型(上扫:18.89%, 17/90;下扫:13.33%, 12/90)。当使用不同的刺激呈现率后(从0.5 次 /s 到10 次 /s),神经元的发放率和发放时程随着刺激呈现率的升高而缩短,而潜伏期则逐渐增加。另外,调制范围和刺激呈现率都会影响下丘神经元对调频声上下扫的方向选择性。以上结果表明小鼠中脑下丘神经元对调频声刺激反应的时相特征可受到调制范围和刺激呈现率的调制,其神经机制可能与下丘神经元的频谱以及时相整合有关。

关键词：调频声调制范围方向选择性刺激呈现率下丘小鼠

GABA能回路在听皮层神经元频率调谐中的作用

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华中师范大学学报（自然科学版） 2003年第3期37卷 382-387页

作者：吴飞健陈其才李安邦华中师范大学生命科学学院武汉430079 华中师范大学物理科学与技术学院武汉430079

为了解神经抑制在听中枢神经元频率调谐过程中的作用,本研究采用多管玻璃微电极胞外记录单单位反应的方法观察了去r-氨基丁酸能抑制后大棕蝠(Eptesicusfuscus)听皮层神经元频率调谐特性的变化,结果显示:(1)97.9%的神经元频率调谐曲线扩... 详细信息

为了解神经抑制在听中枢神经元频率调谐过程中的作用,本研究采用多管玻璃微电极胞外记录单单位反应的方法观察了去r-氨基丁酸能抑制后大棕蝠(Eptesicusfuscus)听皮层神经元频率调谐特性的变化,结果显示:(1)97.9%的神经元频率调谐曲线扩宽,Qn值下降(p<0.0001);(2)绝大部分神经元的最小阈值下降(p<0.0001);(3)兴奋性调谐曲线面积增加(p<0.0001).该结果提供了GABA能回路参与蝙蝠听皮层神经元频率调谐的直接证据.

关键词： GABA能回路频率调谐听皮层蝙蝠

弱噪声对小鼠下丘神经元频率调谐的影响(英文)

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Zoological Research 2004年第3期25卷 191-197页

作者：唐佳皮建辉王丹吴飞健陈其才华中师范大学生命科学学院湖北武汉430079 湖南怀化学院生物系湖南怀化418008

为探讨弱噪声对小鼠 (MusmusculusKm)中脑下丘 (inferiorcolliculus ,IC)神经元声信号提取的影响 ,采用单位胞外记录方法 ,研究了加入弱白噪声 (强度相当于纯音阈强度下 5dB)前后神经元频率调谐曲线的变化。实验共记录到 10 4个下丘神经... 详细信息

为探讨弱噪声对小鼠 (MusmusculusKm)中脑下丘 (inferiorcolliculus ,IC)神经元声信号提取的影响 ,采用单位胞外记录方法 ,研究了加入弱白噪声 (强度相当于纯音阈强度下 5dB)前后神经元频率调谐曲线的变化。实验共记录到 10 4个下丘神经元 ,测量了 32个神经元的频率调谐曲线。结果显示 :①弱噪声条件下神经元的频率调谐曲线表现出 3种类型 ,即锐化 (34 4 % ,11/ 32 )、拓宽 (18 8% ,6 / 32 )和不受影响 (4 6 9% ,15 / 32 ) ,其中锐化呈现有意义的变化 ;②频率调谐受弱噪声锐化的神经元 ,其Q10 、Q3 0 平均分别增大 (34 4 2±17 0 4 ) % (P =0 0 2 6 ,n =11)和 (4 6 34± 2 2 88) % (P =0 0 0 9,n =7) ,且Q3 0 变化率大于Q10 ;③弱噪声对调谐曲线的高、低频边锐化度不一 ,神经元低频边的反转斜率基本不变 [由 0 16± 0 0 8变为 0 16± 0 0 7kHz/dB (P =0 94 7,n =7) ],而高频边明显下降 [由 0 5 2± 0 2 5下降为 0 2 6± 0 13kHz/dB ,平均减小 (4 3 81±2 4 0 6 ) % ,(P =0 0 4 6 ,n =7) ]。上述结果表明 ,弱噪声可锐化小鼠IC神经元频率调谐。

关键词：弱白噪声锐化频率调谐下丘神经元小鼠

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蝙蝠听觉器的“视”功能

生物学通报 1997年第7期32卷 16-18页

作者：吴飞健陈其才华中师范大学生命科学学院武汉430070

介绍了蝙蝠听觉的“视”功能是如何被发现的以及二种不同类型的回声定位蝙蝠所发出的超声信号特征，同时还讨论了回声定位的分辨率和该功能的神经基础。

关键词：哺乳动物纲蝙蝠听觉视功能

持续与间断噪声前掩蔽条件下小鼠下丘神经元的不同反应模式

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生理学报 2006年第2期58卷 141-148页

作者：李安安陈其才吴飞健华中师范大学生命科学学院武汉430079

有关听中枢神经元纯音前掩蔽效应的神经表征已进行了大量研究,但是,噪声前掩蔽尤其是间断噪声前掩蔽效应的神经表征却鲜有报道。本研究观察了自由声场条件下,昆明小鼠下丘神经元在持续与间断噪声前掩蔽条件下对纯音探测声的反应。共记录... 详细信息

有关听中枢神经元纯音前掩蔽效应的神经表征已进行了大量研究,但是,噪声前掩蔽尤其是间断噪声前掩蔽效应的神经表征却鲜有报道。本研究观察了自由声场条件下,昆明小鼠下丘神经元在持续与间断噪声前掩蔽条件下对纯音探测声的反应。共记录到95个下丘神经元,测量了其中51个神经元在不同声刺激条件下的强度-放电率函数。结果显示,掩蔽声强度分布较广(探测声阈下21 dB至阈上19 dB之间)。在将近一半的神经元中,间断噪声的前掩蔽效应比持续噪声强(Ⅰ型, 45．10％,P0．05)。无论Ⅰ型还是Ⅲ型神经元,持续噪声和间断噪声均在探测声强度较低时产生较强的抑制效应,随着探测声强度的升高,抑制效应逐渐降低(P0．05)。此外,当掩蔽声由持续噪声换为间断噪声后,部分Ⅰ型神经元掩蔽时相的类型发生转变,其中最主要的转变为由前期抑制转变为均衡抑制(53．85％,7／13)。对下丘神经元声反应的时间域以及强度域,持续与间断噪声具有分化性前掩蔽效应,提示噪声前掩蔽并非简单的神经元发放压抑源,某些主动性神经调制机制可能参与了噪声条件下时相声信息的编码过程。

关键词：前掩蔽噪声下丘小鼠

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小鼠下丘神经元的调制率选择性及其影响因素

生理学报 2009年第5期61卷 469-479页

作者：廖阳臧旭东韩小燕李安安陈其才吴飞健华中师范大学生命科学学院基因调控与整合生物学湖北省重点实验室武汉430079 湖北第二师范学院化学与生命科学系武汉430205

调频(frequency modulated,FM)声广泛存在于动物通讯声及人类语言声信号中,虽然已在多种动物的不同听结构中发现有些神经元具有调制率选择性,但其影响因素及形成机制并不明了。本研究在自由声场条件下,采用在体细胞外单位记录方法,探讨... 详细信息

调频(frequency modulated,FM)声广泛存在于动物通讯声及人类语言声信号中,虽然已在多种动物的不同听结构中发现有些神经元具有调制率选择性,但其影响因素及形成机制并不明了。本研究在自由声场条件下,采用在体细胞外单位记录方法,探讨昆明小鼠下丘神经元的调制率选择性及其影响因素。实验共在102个神经元上获得了完整数据。在纯音刺激条件下,41.2%的神经元(42/102)具有时程调谐特征,其中22.6%(23/102)为短通型,8.8%(9/102)为带通型,9.8%(10/102)为长通型。非时程调谐神经元占58.8%(60/102)。改用FM声刺激后,大多数时程调谐神经元(78.6%,33/42)显示出与时程选择相关的调制率选择性,但在不同带宽下具有不同的最佳调制率,其调制率选择性类型完全受时程调谐特性主导,和FM声带宽无关。部分时程调谐神经元表现出和时程不相关的调制率选择类型(11.9%,5/42),或者丧失时程(或者调制率)选择性(9.5%,4/42)。此外,超过一半的(53.3%,32/60)非时程调谐神经元在FM声下出现调制率选择性,且几乎全部为快调制率选择类型(96.9%,31/32)。该类神经元中,部分神经元(25.0%,8/32)在不同FM声带宽下保持相同的最佳调制率,表现出真正的调制率选择性。以上结果表明,小鼠下丘神经元的时程调谐特性在定型其调制率选择性类型方面起关键作用,部分神经元的调制率选择性则取决于FM声的带宽,而真正意义上的调制率选择性神经元在小鼠下丘并不多见。

关键词：调制率选择调制范围时程下丘小鼠