下丘背侧核神经元的同侧声反应机制

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中脑下丘(inferior colliculus,IC)是听觉信息在传导过程中的一个中继站,它接受了来自双侧耳的信息输入,在双耳信息整合的过程中起着关键作用。双耳信息在中脑下丘的处理部位主要在下丘中央核(central nucleus of inferior colliculus,ICC),但是下丘背侧核(dorsal nucleus of inferior colliculus,ICD)也是一个明显的双耳反应核团,因为它的结构和功能相对比较复杂,前期很少有文章去研究它的双耳特性,本文通过对比ICD和ICC双耳声反应特性,发现它们有明显的区别。通过总结,我们得出大部分ICD神经元和小部分ICC神经元都有明显的同侧声响应特性,但是ICC神经元的同侧声反应阈值普遍偏高,而ICD神经元的同侧声响应阈值则很接近对侧阈值,换句话说,ICD神经元相对于ICC神经元而言它对同侧声刺激更加敏感。另外ICD神经元的延时明显长于ICC,这暗示ICD可能和ICC的声传导通路也有一定区别。本实验我们通过在闭合声场条件下,用不同模型的老鼠进行在体单细胞和全细胞记录,结合药理学和光遗传学的方法来研究ICD神经元的同侧声反应的传导通路,最后我们对ICD神经元是否有双耳整合现象进行了初步探索。通过对耳蜗损毁模型的老鼠进行在体单细胞记录,即损毁一侧耳蜗,记录双侧,我们发现同侧ICD可以记录到动作电位,这表明一侧声刺激引发的同侧ICD神经元的激活确实来自同侧耳蜗的激活进行信息上传的,而不是通过颅骨震动传到对侧耳蜗再进行上传的,用c-Fos染色的方法也得出了同样的结果。为了探究一侧声刺激信号是如何从耳蜗传递到同侧ICD的,我们给出了一条假想通路:通过耳蜗核-橄榄核-外侧丘系,然后经过对侧ICD的中转,最后通过两侧下丘之间的纤维联系传递到同侧ICD的。假想通路的核心问题在于信号是否从对侧下丘背侧核中转,为了验证这个假设,我们我们通过对同侧下丘背侧核进行单细胞记录的,同时使用药理学的方法静默对侧的ICD核团。当对侧ICD静默后,我们记录到有5例同侧反应有明显减弱的现象。此外我们采用光遗传学的方法,通过示踪性病毒和广谱兴奋性病毒,我们发现两侧ICD之间确实存在明显的纤维联系。当给予蓝光激活病毒注射区域,我们在对侧ICD记录到了动作电位和小幅度的兴奋性突触后电流(excitatory postsynaptic current,EPSC),这表明两侧ICD之间有明显的EPSC,当EPSC叠加到了一定程度即可引起动作电位的发放。另外通过对ICD神经元进行特定的给声刺激方案,结合在体电生理全细胞记录的方法,从而对其双耳信息是否有强度差(interaural level difference,ILD)和时间差(interaural time difference,ITD)的整合进行了初步探索。综合上述结果,本实验得出下列结论:1)给声同侧的ICD的激活放电依赖于对侧ICD的的激活,两侧ICD之间接受有兴奋性输入和抑制性输入,其中兴奋性输入可以是阈上的。2)同侧与对侧接受的声强刺激相差不大时,同侧对对侧是一种增益调控作用。只有当同侧刺激强度远大于或者小于对侧刺激强度时双耳反应呈现的是一种选择现象,或者选择同侧或者选择对侧。另外在双耳时间差的条件下,在ICD没有发现明显的整合现象。
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