声音,是动物了解外界以及与同类交流的重要媒体,对动物和人类有着重要的作用。听觉,作为感知声音刺激的一种特殊的感觉,对我们从外界复杂的声环境中,获得、提取并识别对我们有用的声信息是不可或缺的。在自然环境的声音世界中,我们接触到的绝大部分的声音都是复杂的,如动物的叫声、环境的噪声等,单一成分的声音很少。Click是一种时程很短,频谱范围很宽,能量突然上升,并集中分布在低频区域的复杂声,并且在自然界中广泛存在。Click作为这样一种普遍存在的声音,在不知不觉中影响着我们对外界声音信号的感知。例如,我们突然用硬物敲打桌子的声音,就包含有click声。声音从无到有,突然发出的情况下,就含有click声的成分在内,这相当于在说话一开始的时候就夹杂了一个click声刺激。在这种情况下,我们对声音的感觉、识别,在大多数的情况下,一开始都受到click的影响,在click的影响下,提取后面不同声音的信息。那么,对于在click影响下,感知后面声音信息的这种情况,我们的听觉系统响应的是声音一开始时类似于click声刺激的成分,还是响应后面的声音成分呢?我们的听觉系统是如何处理的呢?Click声的传导通路与传统的传导通路是否一致的?在各个不同的听觉核团中,下丘作为一个至关重要的核团,在听觉通路中扮演着中转站的角色,既接受下位脑干核团的上行投射,同时,也接受高位核团丘脑、皮层的下行支配,在整个通路中起着承上启下的重要作用。因此,在本实验中,我们选取了下丘作为研究click影响下,如何感知声音的听觉核团。由于两个声音的相互影响中,研究得最多,最详细的就是两纯音tone之间的影响,因此,从简单的声音入手,我们采用click+tone的叠加声来模拟我们说话一开始时,声音含有的click成分,对后面声音的影响,研究click对小鼠下丘神经元反应tone的影响,通过click与tone的相互作用关系,观察click是否走与tone的传统传导通路一致的通路。前人不少研究,主要集中在给两个纯音(two-tone)刺激,来研究听觉感受野中的抑制性区域,通过固定两个声音之间的掩蔽间距,发现不同频率如何兴奋或者抑制该神经元对某一兴奋性频率的响应。有研究发现,当两个tone相互作用时,前面一个tone对后面的tone有抑制作用,并且当两个tone的频率相近或相同时,抑制作用最强。另外,还有研究的比较多的是在noise与tone之间的相互影响,通过在tone给声前给noise作为掩蔽声,或者在noise作为背景噪音的情况下,研究noise对tone的影响。Yinting Peng研究发现当noise作为掩蔽声改变时,对tone的频率调谐曲线有动态调节作用,noise的强度越大或者与tone的间距越小,对tone频率强度感受野的影响越大。背景噪音对纯音的影响,在不同的研究中提出了不同的影响模型。而对于click对tone影响的研究十分少。Palmer在豚鼠的圆窗记录,受纯音tone抑制下,宽带click刺激的复合动作电位受到的影响。结果发现抑制的程度取决于掩蔽纯音与click的相对强度,以及纯音的频率,并发现在8-12kHz频率范围内抑制最明显。有少量单独对click进行的研究,Pedemonte采用细胞内记录的方式在麻醉豚鼠下丘记录click声刺激引起的突触活动。总的来说,目前对于click对tone的影响研究十分缺少,click对tone的影响特征仍然不清楚。本实验中,我们分别采用细胞外贴附式记录方式以及全细胞记录的模式,研究麻醉小鼠下丘中央核神经元,click对神经元反应tone的影响。实验中,我们先分别单独给一种声音刺激,研究下丘中央核神经元单独对tone、click的响应特性。接着给click+tone的刺激声,通过改变不同的click与tone之间的时间间隔,观察click对神经元响应tone的影响特性。在同一 click对神经元响应tone的影响程度下(tone的发放数下降20%),固定click与tone的间隔,固定click的强度,通过改变tone的强度、频率,观察click对神经元响应tone的整体感受野的影响。实验中,通过细胞外贴附式记录方式共记录到108个听反应神经元,所有记录得的神经元均对tone有响应,根据神经元对click的有无响应,分成了两类神经元来分析,一类是对click有响应的神经元(click+),另一类是对click无响应的神经元(click-)。结果发现,1、(click+)类神经元与(click-)类神经元,对响应 tone 的 CF 分布,MT、BW10 的大小没有差异(14.25 ± 7.22 kHz and 13.10 ± 8.09 kHz,22.34 ± 12.45 dB SPL and 21.29 ± 11.47 dB SPL,5.46 ± 4.25 kHz and 5.37 ±6.20 kHz,P = 0.47,0.69 and 0.93),说明下丘神经元对click的响应,并不是反映click的频率成分。2、当给click+tone刺激声时,随着click与tone的给声时间间隔的逐渐减小,即click向tone移近时,click对神经元响应tone的影响,表现在tone发放数(spike counts,SC)的下降以及第一动作电位延时(first spike latency,FSL)的增加,click的给声时间越接近tone,click对tone的抑制作用越大。3、为了研究click对神经元响应tone的频率-强度感受野的影响,我们观察在同等的抑制程度下(click对tone SC的影响达20%时),在此时间间隔下,研究click对神经元响应不同强度tone的影响及其程度,以及tone频率-强度感受野的改变。结果发现,虽然,在tone的阈值强度下,给click+tone刺激时,神经元对tone的响应比单独响应tone时,tone的SC,FSL受影响程度最大,但是在不同的tone强度间,click+tone时神经元对tone的响应与单独响应tone时SC以及FSL的改变没有明显的统计学差异。这说明,在给click+tone声刺激时,tone阈值上的不同强度下,神经元对tone的响应都是同等程度地接受click的影响。在研究click声刺激对神经元响应tone频率-强度感受野的影响时,我们发现,click声刺激仅仅增加了神经元响应tone的阈值(MT),而对于tone的CF以及阈上10dB带宽,没有改变,说明click声刺激没有改变神经元的频率反应特性,只是在强度上对tone有明显的影响。4、为了研究click对神经元响应tone的影响的突触机制,我们采用全细胞电压钳记录的方式,研究下丘神经元对click与tone刺激时的兴奋以及抑制性输入。实验中共记录了 5个全细胞数据,将电压分别钳制在-70mV与OmV时,研究下丘神经元响应click与tone刺激时的兴奋性突触输入以及抑制性的突触输入。结果发现,给click+tone刺激时,click的突触输入对神经元响应tone的突触输入的影响,表现为tone的兴奋性突触后电流(EPSC)与抑制性突触后电流(IPSC)均比单独响应tone时的EPSC与IPSC小。电生理结果提示,click声刺激对下丘神经元有广泛的影响。在下丘,记录到对纯音响应且CF集中在高频的神经元对click声刺激也有响应,也受click声刺激的影响。那么,对click有响应的神经元在下丘是怎样分布的?对于纯音而言,下丘接受双耳信息输入,主要的输入来源于对侧的兴奋性输入,以及同侧的抑制性输入。但是在下丘神经元,对click刺激输入特性是怎样的呢?是通过对侧还是同侧传导而来?单依靠在体电生理记录的方法,所记录得到神经元十分有限,不能从整体、全局的角度了解下丘受click激活的神经元的分布情况,因而,我们采用了 c-fos免疫组化染色的方法,将接受click声刺激后,被激活的神经元标记出来。C-fos免疫组化标记物可以作为接受一定刺激的神经元激活的标志。作为标记受激活的神经元的一种方法,c-fos已经在不同的动物,接受不同声音刺激的听觉系统中得以运用,但是大部分都是集中在对纯音的研究,而对click声刺激的研究十分少。因而,本实验中,我们用click声作为刺激声,并采取损毁小鼠一侧耳蜗的实验模型,研究下丘,以及下丘以下从耳蜗核到外侧丘系,下丘以上的丘脑、听皮层各个听觉主要核团对click声刺激后,受激活的神经元的分布情况。结果发现,Click声刺激在下丘神经元的c-fos表达,主要集中在给声对侧下丘的DCIC以及ICC的大部分,而ECIC以及ICC的深层(高频区)只有少量阳性细胞。Click的这一结果不同于tone在下丘中央核有音频组构的特征,即从背外侧核到腹内侧核,有明显的频率条带,频率从低向高逐渐增加。在DCN,受click激活的阳性细胞分布是从背侧到腹侧均有表达,而根据前人研究,受tone激活的阳性细胞在DCN的分布,从背侧到腹侧是从高频到低频。在AC,click的c-fos表达主要集中在2/3层以及5/6层。综上所述,本实验得出结论:1、在麻醉小鼠下丘中央核,对click响应的神经元并不反映click的频率成分。2、在麻醉小鼠下丘中央核,click对神经元响应tone的影响主要为click对tone的抑制作用,表现为tone发放数的下降以及第一动作电位延时的增加。3、click同等程度的影响下丘神经元对不同强度下的tone的反应。4、在突触水平上,click的输入同时降低神经元对tone的兴奋性与抑制性突触输入。5、在清醒小鼠下丘核团,click声刺激的c-fos的表达分布集中在对侧的DCIC以及ICC的大部分,少量分布在ECIC以及ICC的深层。