復(fù)雜聲環(huán)境下腦對(duì)聲源方位和聲音強(qiáng)度信息的編碼.pdf

1、自然聲環(huán)境是復(fù)雜的聲音環(huán)境,聽覺系統(tǒng)在復(fù)雜聲環(huán)境中有效提取目標(biāo)聲信號(hào)的神經(jīng)機(jī)制并不清楚。本研究以超前純音或超前噪聲刺激模擬復(fù)雜聲刺激環(huán)境,考察在復(fù)雜聲環(huán)境下腦對(duì)聲源方位和聲音強(qiáng)度信息的處理模式。本論文分三部分,主要內(nèi)容包括:
　　 一、前掩蔽噪聲對(duì)大鼠初級(jí)聽皮層神經(jīng)元水平方位.強(qiáng)度反應(yīng)域的動(dòng)態(tài)調(diào)制自然聲環(huán)境中的聲音信號(hào)通常是與噪聲同時(shí)出現(xiàn)或與噪聲相繼出現(xiàn)的,所以研究聽皮層神經(jīng)元對(duì)噪聲環(huán)境中目標(biāo)聲信號(hào)的反應(yīng)特征將有助于理解復(fù)雜聲環(huán)

2、境下神經(jīng)元對(duì)聲信號(hào)的編碼機(jī)制。本研究用前掩蔽的方法,觀察不同強(qiáng)度超前噪聲條件下大鼠初級(jí)聽皮層神經(jīng)元水平方位.強(qiáng)度反應(yīng)域的變化特征。分別以放電數(shù)和潛伏期為指標(biāo),考察了85個(gè)神經(jīng)元的水平方位-強(qiáng)度反應(yīng)域及其在不同強(qiáng)度超前噪聲條件下的變化。結(jié)果表明,閾上強(qiáng)度的超前噪聲可以抑制聽神經(jīng)元對(duì)滯后聲(目標(biāo)聲)的反應(yīng),表現(xiàn)為聽神經(jīng)元反應(yīng)域范圍縮小、反應(yīng)幅度下降,對(duì)聲刺激反應(yīng)的首次發(fā)放潛伏期延長(zhǎng)。超前噪聲對(duì)聽神經(jīng)元反應(yīng)抑制的強(qiáng)弱與其強(qiáng)度有關(guān),即超前噪聲的

3、強(qiáng)度越高,其對(duì)神經(jīng)元反應(yīng)的抑制越強(qiáng)。在整個(gè)反應(yīng)域中,超前噪聲對(duì)神經(jīng)元反應(yīng)的放電數(shù)和潛伏期的影響呈非均一性,表現(xiàn)為對(duì)神經(jīng)元偏好刺激的反應(yīng)放電數(shù)和潛伏期的影響較小,對(duì)非偏好刺激的反應(yīng)放電數(shù)和潛伏期的影響較大。這種非均一性的抑制增強(qiáng)了神經(jīng)元對(duì)其偏好刺激的選擇性,因此在超前噪聲條件下,神經(jīng)元對(duì)聲刺激方位和強(qiáng)度的偏好特性能保持相對(duì)穩(wěn)定。該結(jié)果表明,大鼠初級(jí)聽皮層神經(jīng)元的水平方位.強(qiáng)度反應(yīng)域是動(dòng)態(tài)變化的,其反應(yīng)域范圍、反應(yīng)幅度和反應(yīng)潛伏期均是可調(diào)制

4、的。在噪聲環(huán)境下,神經(jīng)元反應(yīng)域的動(dòng)態(tài)變化、對(duì)刺激選擇性的改變以及反應(yīng)域中神經(jīng)元反應(yīng)放電數(shù)和潛伏期的相關(guān)改變可能與其在復(fù)雜聲環(huán)境下的聲音信息編碼有關(guān)。
　　 二、超前噪聲對(duì)大鼠初級(jí)聽皮層神經(jīng)元水平方位.強(qiáng)度反應(yīng)域影響的時(shí)間特征自然界中的聲音信號(hào)往往是相繼出現(xiàn)的復(fù)雜聲信號(hào),在復(fù)雜聲環(huán)境中超前聲影響大腦聽皮層神經(jīng)元對(duì)目標(biāo)聲信號(hào)的編碼的時(shí)間機(jī)制仍不清楚。本實(shí)驗(yàn)采用電生理細(xì)胞外記錄方法,觀察超前噪聲和滯后純音之間時(shí)間間隔(intersti

5、mulusinterval,ISI)的改變對(duì)大鼠初級(jí)聽皮層神經(jīng)元水平方位.強(qiáng)度反應(yīng)域的影響。我們發(fā)現(xiàn),神經(jīng)元對(duì)滯后純音的反應(yīng)放電數(shù)和潛伏期隨ISIs的改變而動(dòng)態(tài)變化。在較短的ISIs條件下,有效的超前噪聲可以大幅減少神經(jīng)元對(duì)滯后聲反應(yīng)的放電數(shù),延長(zhǎng)神經(jīng)元對(duì)水平方位一強(qiáng)度反應(yīng)域中有效聲刺激反應(yīng)的平均潛伏期。隨著ISIs的延長(zhǎng),神經(jīng)元對(duì)偏好刺激反應(yīng)的放電數(shù)和反應(yīng)的潛伏期恢復(fù)較快,對(duì)非偏好刺激反應(yīng)的放電數(shù)和潛伏期恢復(fù)較慢。在整個(gè)反應(yīng)域中,神經(jīng)

6、元對(duì)有效刺激反應(yīng)的放電數(shù)和潛伏期的恢復(fù)呈非均一性,這種非均一性的恢復(fù)使神經(jīng)元對(duì)偏好刺激的選擇性在恢復(fù)過程中的數(shù)十到數(shù)百毫秒的時(shí)間內(nèi)增加,該選擇性的增加隨ISIs的減小而更加顯著。在ISIs改變時(shí),大多數(shù)神經(jīng)元對(duì)有效刺激反應(yīng)的放電數(shù)和潛伏期呈顯著的負(fù)相關(guān)。神經(jīng)元反應(yīng)放電數(shù)和潛伏期隨ISIs的改變而共同變化的特性可能是復(fù)雜聲環(huán)境中神經(jīng)元維持對(duì)偏好聲刺激編碼穩(wěn)定性的機(jī)制之一。
　　 三、超前聲對(duì)人分辨滯后聲強(qiáng)度的影響在復(fù)雜聲環(huán)境中,對(duì)

7、聲音強(qiáng)度的分辨是聽覺系統(tǒng)對(duì)聲音信號(hào)精確處理的重要功能之一。本研究以對(duì)聲刺激強(qiáng)度的最小可察覺差異(just noticeable difference,JND)為強(qiáng)度分辨閾值的指標(biāo),觀察超前聲對(duì)人分辨滯后聲強(qiáng)度的影響。實(shí)驗(yàn)在虛擬聲場(chǎng)中進(jìn)行,聲刺激強(qiáng)度和空間方位是通過改變雙耳平均聲壓(average binaurallevel,ABL)和雙耳聲壓差(interaural level difference,ILD)來(lái)模擬的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,中等