神经元动作电位发放的时间作为感觉刺激的一种编码方式因其携带比发放数(率)更多的信息，以及其高效性和精确性日益受到研究人员的关注。在听觉系统，大多数神经元发放动作电位时间，主要是第一发放延时(firstspikelatency,FSL)，是由声刺激的时间包络波之起始部分决定的，因而必然受控制时间包络波的实验参数(初始声刺激参数)，如稳态声压(steady-statepressure，SP)，上升时间(risetime，RT)和上升函数(risefunction，RF)的影响。通常研究听觉神经元时间反应特性多在固定上升函数(线性变化和余弦平方变化)和／或上升时间条件下，采用单纯改变声刺激稳态声压和／或上升时间的给声方法。虽说FSL表现出与稳态声压和上升时间具有很好的函数关系，即随稳态声压增强FSL呈指数性缩短，而随上升时间延长FSL呈线性增长趋势。但神经元不可能分别反应稳态声压、上升时间或上升函数。神经元可能反应的只是声刺激的某个特定参数，该参数可能由多个初始声刺激参数组成。包络波的起始部分除了上述静态的实验参数外也具有相应的动态变化特性，如瞬时声压(instantaneoussoundpeakpressure，PP，或瞬时声音幅度)、速度(v)、加速度(α)、加速度变化率(δ)、不变系数(invariantcoefficient，不同上升函数中提取出来的相对恒定的系数，其值为初始声刺激参数SP与RT的n次幂的比值，即SP／RTn，n为上升函数的指数)，以及准(quasi)速度、加速度和加速度变化率等，FSL与上述每个参数间都存在着函数关系，而这些参数随初始声刺激参数变化而变化，实际上是从初始声刺激参数衍生而来。以往研究表明在上升函数为线性时，同时改变声音刺激的上升时间和稳态声压后，即相当于改变声刺激强度变化的速度后，神经元FSL与声强变化的速度呈现很好的函数关系；而在上升函数呈余弦平方变化时，同时改变上升时间和稳态声压，则相当于既改变了声刺激强度变化的速度，也改变了声刺激强度变化的加速度，神经元FSL与声强变化的最大加速度呈现出很好的函数关系。因此，神经元FSL对速度或是加速度的反应仍受上升函数的影响，所以神经元FSL反应的究竟是何种声刺激参数至今仍不清楚。 本实验以TDT3为研究平台，基于实验控制参数稳态声压，上升时间，上升函数，通过Rpvds软件设计了可比较的声强随时间上升函数SP×(t／RT)n：当n=1，2，3时分别为线性(SPxt／RT,linear,L)，平方(SP×(t／RT)2，quadratic，Q)和立方(SP×(t／RT)3，cubic，C)上升函数，由此三种上升函数控制声刺激(短纯音)包络波起始部分的强度变化方式，可以探索神经元对任一声强动力学变化的时间反应特性。在4-6周BALB／c小鼠下丘神经元上，采用在体细胞外记录方法，同时改变声刺激的三个实验控制参数上升函数(n=1，2，3)、上升时间(分别设为2，5，10，20，50，100ms)和稳态声压(阈值到90dB)，以频率为神经元的最敏感频率(特征频率，characteristicfrequency，CF)的短纯音诱导神经元反应，并记录对应于特定上升函数、上升时间和稳态声压时的FSL。然后以特定的数理模型对单单位神经元数据进行分析处理，以确定声刺激的特定参数和神经元对该参数的反应规律。 结果:共记录到92个神经元反应。首先我们在单个神经元上观察FSL与声音初始刺激参数(实验控制参数)稳态声压，上升时间或上升函数的反应关系，比较不同上升函数和上升时间下FSL与稳态声压的函数关系，以及在不同上升函数和稳态声压下FSL与上升时间的函数关系；接着在三种上升函数下观察FSL与整合各初始刺激参数后的不变系数(SP／RT，SP／RT2，SP／RT3)的反应关系并以下面二个实质上一致但表达形式不同的指数或对数方程(结果有详细说明)FSL-MFSL=βe-αx=β10-(α/ln10)x(1)或lg(FSL-MFSL)=-AlgP+β(2)(其中MFSL(Minimumfirstspikelatency,即最小FSL)，A(α)和B(β)(A=α／ha10，B=lgβ)是三个自由参数，x=lgP(P指初始和衍生参数))方程对数据进行拟合，即第一次拟合(MFSL不固定，在originpro中自定义拟合函数为y=b+a*exp(-k*x))；结果提示神经元对不同上升函数、上升时间和稳态声压的反应都存在相同的MFSL(三种上升函数下MFSL差异的统计学推断，F=0.676，P=0.510)，且A和B值粗略呈现出与上升函数相关的规律性变化(三种上升函数下系数值差异的统计学推断，A值间比较：F=118.823，P=0.000；B值间比较：F=70.000，P=0.000)。故我们将第一次拟合时的自由参数MFSL固定为LRF下线性拟合程度最好时所对应的值，将其代入方程(2)后以二个自由参数(A和B)重新拟合全部数据，即第二次拟合(MFSL固定)，并将结果与第一次拟合中得到的变量A值、B值和相应的变异系数(coefficientofvariance，CV)值进行比较，发现在单个神经元MFSL固定时A值及B值与上升函数存在明显的规律性(三种上升函数下系数值差异的统计学推断，A值间:F=457.05，P=0.000，B值间：F=287.746，P=0.000)，且相应的CV比第一次拟合小(配对t检验，线性上升函数两种拟合下B值差异，t=10.548，P=0.000，平方上升函数两种拟合下B值差异，t=9.478，P=0.000，立方上升函数两种拟合下B值差异，t=7.048，P=0.000，线性上升函数两种拟合下A值差异，t=5.829，P=0.000，平方上升函数两种拟合下A值差异，t=5.004，P=0.000，立方上升函数两种拟合下A值差异，t=4.553,P=0.000)；根据上述结果，可以确定神经元的最小延时MFSL为一恒定值，FSL-MFSL(t)即为声刺激的作用时间，并取决于第一级声刺激衍生参数的变化。为进一步探索A值及B值与上升函数的规律，我们在声刺激参数中引入作用时间t(FSL-MFSL)，并设计含有时间t的声强变化的第二级衍生参数SP(tm／RTm)(其中m=n-q，m和q值的引入是为了将FSL与初始和不变系数的函数关系转化为瞬时声压相关的函数关系，即与时间t相关的函数关系)，并由方程(2)推导出FSL与第二级衍生参数的以下数学关系，lgt=-KnqlgPPn*tq+Tnq(3)(PPn=SP(t／RT)nKnq=An／(1-(n+q)An)Tnq=Bn／(1-(n+q)An))，分别在q=0，-1，-2，-3时，分析推导出的新参数K、T值与RFn以及K与T间的关系；发现用这一关系处理后，单一神经元的K值和T值各为一恒定值(三种上升函数下参数K，T值差异的统计学推断，K值间，q=0时：F=0.372，P=0.689，q=-1时：F=1.289，P=0.277，q=-2时：F=1.586，P=0.207，q=-3时：F=1.738，P=0.178，T值间，q=0时：F=0.108，P=0.898，q=-1时：F=0.069，P=0.933，q=-2时：F=0.287，P=0.751，q=-3时：F=0.469，P=0.626)，即表明FSL主要与声音时间包络波的瞬时声压(PP)或幅度相关。最后再观察不同RF下FSL与PP变化速度和加速度的关系。表明神经元对声强变化的速度、加速度以及不变系数反应的FSL仍与RF有关，即它们并不是神经元反应的真正刺激参数。 结论：①刺激声音的时间包络波之起始部分的瞬时声压是引发听觉神经元动作电位发放的主要刺激参数，FSL与瞬时声压存在单指数衰减关系。②上升函数的不变系数，瞬时声压变化的速度或加速度不是引发FSL的主要刺激参数。③MFSL，K和T值可用来描述听觉神经元的反应特性，其中蕴藏了编码FSL的可能机制模型，即瞬时声压-时间转换模型。