声音是动物了解外部世界的变化、与同类相互交流和赖以生存的重要媒体。听觉作为感知声音的特殊感觉提供了有声交流的基础。哺乳动物的听觉系统有着高度的灵敏性和精确性，可以从复杂的声环境中选择性地辨别某一特定的声音，并对其进行编码。对人类而言，由于语言的发展和应用，使得通过听觉获取信息更成为一种重要、快捷有效和不可替代的方式。听觉中枢各个核团都有其各自的功能，其中下丘接受多个核团的上行或下行投射，在听觉信息整合处理过程中起着重要作用，被认为是皮层下最重要的听觉中枢。那么，在声音处理过程中，下丘神经元对不同声音，比如短声(click)和纯音(tone)之间的表达会不会相互影响呢？这是本文所要研究的主要目的。耳是听觉的外周感觉器官，由外耳、中耳和内耳的耳蜗部分所组成。声源振动引起的空气疏密波，通过外耳道、中耳鼓膜和听小骨的传递，引起内耳淋巴液和基底膜的振动，经耳蜗螺旋器的感音换能作用，将声波的机械能转变为听神经纤维上的神经冲动，传送到大脑皮质听觉中枢，产生听觉。下丘是听觉中枢的一个重要核团，是听觉通路的中继站，它既接受来自低位脑干的上行投射，也接受来自听觉中枢的下行输入，研究表明这些投射可以分为抑制性输入和兴奋性输入。上行至下丘的通路主要起源于耳蜗核(cochlea nucleus，CN)、上橄榄复合体(superior oliver complex，SOC)、外侧丘系核(dorsal nucleus oflateral lemniscus，DNLL)，形成单耳和双耳输入通路。下行至下丘的投射主要来自皮层(auditory cortex，AC)、内侧膝状体(medial geniculate body, MGB)和上丘(superior colliculus，SC)，这些投射关系构成了IC复杂的输入神经网络。　　 电生理学和组织化学的研究结果表明，IC具有音频组构特征，而且等频区在IC分布非常有序，低频位于IC背外侧部，高频位于IC腹内侧部。下丘神经元在对频率编码时，不同部位可表现出不同的频率调谐曲线(frequency tuningcurve，FTC)，在下丘背部皮质的浅层和下丘外侧核，神经元的频率调谐曲线表现为宽而不规则，而下丘中央核和下丘背部皮质深层的神经元的频率调谐曲线比较窄。下丘中央核神经元的频率调谐曲线可分为三类:①V型调谐曲线，随着声音强度的增加，频率调谐曲线向低频区和高频区扩展;②U型调谐曲线，又被称为强度容忍性调谐曲线，其宽度随强度的增加变化很小;③封闭型调谐曲线，也被称为高阈值调谐曲线，神经元对高强度的最佳频率的声音不起反应，由于神经元在低强度和高强度都有一个阈值，从而形成封闭型的调谐曲线。下丘中央核神经元对频率的选择性随声源方向的变化而不同。在自由声场在水平面内由对侧转向同侧时，大多数神经元的频率调谐曲线由宽变窄，表现为神经元的Q值由低变高，在声源方位依赖性的频率选择性的形成中，双耳抑制有很重要的贡献。短声(click)由时程为52～200μs的矩形直流电脉冲输出到耳机或扬声器产生。从耳机或扬声器发出的短声的时域特性来看，声学信号与电信号的波形有很大差别，主要原因是耳机或扬声器的频响范围有限，好像一个带通滤波器，将信号中极低和极高的频率滤除。短声的时间可短至数毫秒以内，其频谱范围很宽。短声的时间特性主要取决于耳机的瞬态响应特性，而不取决于电极脉冲的宽窄，后者与脉冲幅度一起决定冲击能量的大小，并影响短声的强度。短声在临床上应用广泛，例如，利用短声诱发的听觉脑干诱发电位(auditory brainstemresponse，ABR)，可以对受试者的听力水平和蜗后病变进行诊断。　　 本实验主要为开放声场给声方式，采用对侧耳给声，扬声器位于离动物对侧耳约10cm的位置。在实验过程中，由于是以自由声场的方式给声，我们将小鼠给声侧的外耳道填充琼脂，以减少同侧核团对IC中枢的信息输入。采用电钻去除覆盖同侧IC的头骨，暴露同侧IC，在IC组织表面覆盖液体石蜡，以防止组织表面干燥。采用尖端约1-2微米的玻璃微电极进行在体单细胞记录。实验结果结合膜片钳系统(HEKA，EPC800)放大器和Tucker-DavisTechnologies(TDT)系统3进行采集和分析。首先，通过TDT系统产生纯音(tone)，其时程(duration)为50ms，上升-下降时间(rise time or fall time)为5ms，记录下丘神经元对纯音反应的感受野，再给予短声(click)，时程为0.1ms，检测同一下丘神经元对click是否有反应，如果存在对click声反应，再给予相同的纯音，比较在给予短声(click)前后小鼠下丘神经元对纯音(tone)反应的变化情况。数据分析主要针对所记录神经元反应感受野(receptive field，RF)的重要参数进行，探讨下丘神经元在处理这两种声音信息时的相互关系。结果在小鼠下丘上记录到28个对两种声音均有反应的神经元。另外，在记录过程中，我们还发现有些神经元对click声不反应，但对纯音的有良好的反应感受野。我们以给声前后神经元RF的特征频率(characteristic frequency, CF)、最小阈值(minimum threshold，MT)、带宽(bandwidth，BW)、动作电位发放数(spike count，SC)等为观察指标，比较给予click声前后下丘神经元对纯音的反应变化情况。结果发现，某些神经元在给予click声后对纯音的反应发生了改变，其特征频率发生飘移，从原来的低频向高频飘移或从原来高频向低频飘移，且不再恢复，其RF的形状也发生改变。这些神经元的阈值都较给click声前有所升高，也就是说，在给予click声后，下丘神经元对纯音的反应需要更高的强度才可引起神经元放电;神经元反应感受野的带宽或变大，或变小;动作电位的发放数也发生改变。经过统计学分析，这些改变都具有统计学意义。也就是说click可影响下丘神经元对纯音信息的处理，而且这些影响是不可逆的。　　 在听觉实验研究中，有一种现象叫听觉掩蔽(auditory masking)。掩蔽一般可以广泛定义为一个声音对另一个声音感觉的干扰。当人耳受两个不同的声音刺激时，两个声音将相互影响，使其中一个声音不易被探测，这种现象称为掩蔽效应。在掩蔽实验中，一个声音被称为目标或信号声，另一个声音被称为掩蔽声。根据掩蔽声和测试信号的时间关系，掩蔽可以分为同时掩蔽和非同时掩蔽两大类;后者又可进一步分为前掩蔽（forward masking），又称为顺向掩蔽，即掩蔽声在测试信号之前，后掩蔽(backward masking)，又称为逆向掩蔽，即掩蔽声在测试信号之后。随着掩蔽声的强度增加，或检测信号的声强度下降时，我们会经历一个从听得见（非掩蔽时）到听不见的连续过度，它表明部分掩蔽可能发生。掩蔽效应有两个特点:第一，当掩蔽声越接近信号时，掩蔽效应就越明显，当掩蔽声远离信号时，掩蔽效应跟着减弱。当掩蔽声和探测信号相距足够远时，掩蔽效应随之消失。第二，前掩蔽和后掩蔽的作用时程不同。前掩蔽的作用时程为100-200ms，比后掩蔽10-20ms的作用时程明显要长。从实验结果可以得出结论:click声可以使下丘神经元对纯音的反应感受野发生改变，说明听觉系统神经元在同时处理不同声音时，神经元本身对某一特定声音的反应特性会发生改变。