小鼠海马CA1声响应神经元表征信息的探索

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动物大脑中的海马体具有空间认知和情景记忆的功能,已有相关文献广泛报道,同时海马也被认为参与了声音信息的加工处理,主要的证据来自于其与听觉系统的解剖联系和对声相关的动物行为学实验的研究。但是关于海马是否存在声反应神经元,声音反应的类型和特性是怎样的,以及海马在听觉认知中的具体作用仍然不清楚。本文中我们通过在体loose-patch技术在清醒小鼠海马CA1区进行电生理记录,发现大多数神经元主要对噪声(white noise)刺激有反应,而对纯音(pure tone)刺激没有反应。噪声和纯音分别激活的c-fos阳性细胞数也证实了这点。CA1神经元主要声反应类型为onset(起始型),通过与初级听皮层(primary auditory cortex,A1)的对比,反应具有延时较短,阈值高的特点,个别对纯音反应的神经元也不具有像A1那样的频率选择性和纯音感受野。由于听觉系统中存在对纯音无响应但对复合声响应好的复合声敏感神经元,既然CA1对纯音的响应不好,那么CA1的神经元是否属于复合声敏感神经元呢?通过给予动物的叫声(包括小鼠和猫的叫声)以及多个不同频率纯音组合成的复合音,发现CA1对这些复合声的反应要好于纯音,但是对于动物叫声反应的选择性不如A1。这提示CA1神经元声反应与声音分辨无关。接着,我们比较了复合声的整体反应与分量反应之间的关系,发现复合声的反应可以由单频的纯音加和而来,CA1的加和效应虽然要强于A1但主要还是属于次线性加和,且加和的效应具有对纯音反应强度的依赖性。因此CA1神经元并不反应声音的频率信息。通过与A1的比较我们发现CA1神经元的声响应与其有诸多差异。跟据以往的文献,海马的听觉信息来源主要有两条通路,一条是丘系通路即声音由耳蜗核传到听觉皮层,再由联合皮层经过内嗅皮层到达海马。另外一条是非丘系通路,即声音由上行脑干网状结构、经内侧隔核(medial septal,MS)最后到达海马。但这两条通路都没有从功能上得到证实。因此我们推测海马的听觉信息可能不是来自于A1而是来自MS。为了证实这一猜想,我们分别静默A1和MS并记录CA1的声反应。实验结果显示A1静默以后CA1的声反应不受影响,而MS静默之后CA1神经元的声音反应被抑制,这说明海马CA1的听觉信息来自于MS,而不是A1。根据上述实验结果,本研究得出以下列结论:①CA1神经元的对噪声、纯音和复合音的声响应具有同质性,都表现为短延时onset类型。②CA1声反应的来源主要是内侧隔核,A1对其声反应没有影响。③CA1神经元不反应频率信息,主要整合多频率的反应,对高强度的噪声敏感,据此我们推测CA1神经元不表征声音的特异性信息,而是通过神经元的群体活动表征对声音刺激引起的觉醒活动。
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