聽覺下行投射對耳蝸核背側(cè)核神經(jīng)元調(diào)控作用的研究.pdf

1、聽覺系統(tǒng)中除了上行通路外，還存在下行纖維投射通路，這些下行纖維投射通路包括聽皮層（auditory cortex, AC）對皮層下核團(tuán)的投射及上級皮層下核團(tuán)對下級皮層下核團(tuán)的投射。近二十年來，聽覺神經(jīng)電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)對皮層下行纖維的功能已經(jīng)有非常深入的研究和報(bào)道。Yan和Suga在1996對須蝠的研究最先發(fā)現(xiàn)初級聽皮層（primary auditorycortex, AI）下行纖維對中腦下丘（inferiro colliculus, IC）

2、神經(jīng)元具有高度特異性的調(diào)控作用，這種特異性調(diào)控作用被稱為“自我中心選擇”機(jī)制。隨后的研究相繼發(fā)現(xiàn)“自我中心選擇”機(jī)制同樣適用于皮層對丘腦內(nèi)側(cè)膝狀體神經(jīng)元的調(diào)控，甚至是對耳蝸毛細(xì)胞的調(diào)控。同時(shí)，皮層下行調(diào)控的“自我中心選擇機(jī)制”在多種不同的動(dòng)物如小鼠、沙鼠和貓上也已得到證實(shí)。
　　 耳蝸核（cochlear nucleus, CN）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的第一級聽覺信息處理中樞，也是中樞聽覺系統(tǒng)中唯一接受聽神經(jīng)纖維輸入的核團(tuán)。根據(jù)其解剖學(xué)

3、特征耳蝸核分為三個(gè)亞核即：前腹核（anteroventrAlcochlear nucleus, AVCN）、后腹核（posteroventrAlcochlearnucleus, PVCN）及背側(cè)核（dorsAlcochlear nucleus, DCN）。聽皮層深層神經(jīng)元向CN 發(fā)出的的下行纖維投射主要是到達(dá)包繞在耳蝸核背側(cè)核的顆粒細(xì)胞區(qū)。最近的電生理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)聽皮層對同側(cè)及對側(cè)AVCN的信息處理均有高度特異性的調(diào)控作用。到目前為止，聽

4、皮層對DCN 神經(jīng)元的調(diào)控作用尚無研究報(bào)道。此外，解剖學(xué)研究已證實(shí)下丘中央核（centrAlnucleus of inferior colliculus, Icc）有大量的下行纖維投射到同側(cè)DCN 并且這種投射是“點(diǎn)對點(diǎn)”的音頻定位式投射，但這些下行纖維投射在CN 聽覺信息處理中的作用和意義尚不清楚。
　　 本研究的主要目的是觀察AI及IC對同側(cè)DCN 神經(jīng)元的調(diào)控作用，同時(shí)我們還觀察了AC和DCN 神經(jīng)元的細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)特性。實(shí)驗(yàn)

5、中選用200-250g 健康成年SD大鼠首先通過在體細(xì)胞外記錄方法研究大鼠DCN 神經(jīng)元的興奮性頻率反應(yīng)域（excitatoryfrequency response area, eFRA）的特征及分類并通過AI 局部電刺激及在體細(xì)胞外記錄方法觀察AI 局部激活對同側(cè)DCN 神經(jīng)元最佳頻率(Best Frequency, BF)、最低閾值(minimum threshold, MT)、帶寬(bandwidth BW)、感受野(recept

6、ive field, RF)及平均放點(diǎn)數(shù)(average spike number ASN)等反應(yīng)特性的影響。其次，采用在體細(xì)胞內(nèi)記錄方法觀察AC 神經(jīng)元細(xì)胞靜息膜電位(resting membrane potential, RMP)和動(dòng)作電位（action potential,AP)），研究AC 神經(jīng)元自發(fā)的節(jié)律性膜電位活動(dòng)及聽覺刺激對其的影響。再次，我們研究了Icc 局部激活對同側(cè)DCN 神經(jīng)元BF、MT的影響。最后，我們通過在體細(xì)

7、胞內(nèi)記錄方法研究了DCN 神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　 1.DCN 神經(jīng)元細(xì)胞外記錄
　　 聽覺中樞系統(tǒng)的神經(jīng)元eFRA 可為分4類：Ⅰ類神經(jīng)元的eFRA在高頻側(cè)有陡直的傾斜度，而低頻側(cè)傾斜度相對平坦。Ⅱ類神經(jīng)元的特征是eFRA 局限在很窄的頻率范圍內(nèi)，而低頻側(cè)和高頻側(cè)的傾斜度均較陡直。Ⅲ類神經(jīng)元eFRA的特征是相對對稱并且寬廣，而低頻側(cè)和高頻側(cè)的傾斜度均較為平坦。Ⅳ類的eFRA的低頻側(cè)的傾斜度

8、較為陡直，而高頻側(cè)的傾斜度則相對平坦，此外，多峰型的eFRA 也屬于Ⅳ類神經(jīng)元。本實(shí)驗(yàn)中記錄到的74個(gè)DCN 神經(jīng)元中，47.3％（35/74）的神經(jīng)元屬于Ⅰ類神經(jīng)元，14.3％(11/74)的神經(jīng)元屬于Ⅱ類神經(jīng)元。27.0％（20/74）％的神經(jīng)元屬于Ⅲ類神經(jīng)元，11.4％(8/74)的神經(jīng)元屬于Ⅳ神經(jīng)元。
　　 2.AI 局部激活對DCN 神經(jīng)元電活動(dòng)的影響
　　 電刺激AI能夠使CN 神經(jīng)元的BF 發(fā)生偏移。在-8

9、 到8kHz的范圍內(nèi)，AI和DCN神經(jīng)元之間的BF差值越大，刺激后DCN 神經(jīng)元發(fā)生的偏移的幅度則越大，二者具有顯著的線性相關(guān)關(guān)系。（y=-0.4616x+0.1182,R 2=0.8482; n=56; P<0.01）同樣的，電刺激AI能夠使CN 神經(jīng)元MT 發(fā)生偏移，當(dāng)AI的MT 高于DCN 神經(jīng)元時(shí)，DCN 神經(jīng)元的MT 增加了2.4±4.0dB，另一方面，當(dāng)AI的MT 低于DCN 神經(jīng)元時(shí)，DCN 神經(jīng)元的MT 減少了3.7±4

10、.5dB，DCN 神經(jīng)元MT的變化和它與AI 神經(jīng)元MT的差值呈線性相關(guān)關(guān)系（y=-0.5123x+0.2168; R 2=0.4371;P<0.05;n=56）。DCN 神經(jīng)元的BW10，BW30，BW50及RF、ASN在電刺激AI后的變化與他們和AI 神經(jīng)元差值沒有顯著的線性相關(guān)關(guān)系。本部分內(nèi)容說明AI對同側(cè)DCN 神經(jīng)元的聲學(xué)信息處理具有頻率特異性的調(diào)控作用。
　　 3.聲刺激對AC 神經(jīng)元電活動(dòng)的影響
　　 大鼠

11、AC 單個(gè)神經(jīng)元自發(fā)電活動(dòng)表現(xiàn)為膜電位在“down 狀態(tài)”（-72.4±6.9mV）和“up狀態(tài)”（-58.6±4.6mV）之間自發(fā)的交替變化。交替頻率為0.54±0.36Hz。自發(fā)的“up 狀態(tài)”的上升時(shí)間范圍在40.10-119.21ms 之間，平均為69.41±18.04ms。而聲誘導(dǎo)的up 狀態(tài)的上升時(shí)間要顯著短于自發(fā)的up 狀態(tài)，它的范圍在9.31-45.74ms 之間，平均為22.54±8.81ms；聲刺激對自發(fā)的“up 狀

12、態(tài)”無影響，但它能夠在“down 狀態(tài)”時(shí)誘導(dǎo)出新的“up 狀態(tài)”。自發(fā)及聲誘發(fā)的up 狀態(tài)的幅度與RMP 線性相關(guān)，RMP 越低，up 狀態(tài)幅度越高。本部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明AC 神經(jīng)元自發(fā)電活動(dòng)處于“up 狀態(tài)”時(shí)對外界刺激無反應(yīng)，但在“down 狀態(tài)”時(shí)能夠接受外界刺激產(chǎn)生新的反應(yīng)。
　　 4.Icc 局部電刺激對同側(cè)DCN 神經(jīng)元電活動(dòng)的影響。
　　 Icc 局部電刺激不能夠改變DCN 神經(jīng)元的頻率反應(yīng)特性。當(dāng)電刺激區(qū)

13、神經(jīng)元頻率高于或低于DCN 記錄神經(jīng)元時(shí)，刺激后DCN 神經(jīng)元的BF，MT 均未發(fā)生明顯改變。
　　 5. DCN 神經(jīng)元對長時(shí)程聽覺刺激的“適應(yīng)”現(xiàn)象
　　 重復(fù)的短時(shí)程聽覺刺激（60ms，白噪聲）誘發(fā)的DCN 神經(jīng)元的放電相對恒定，而當(dāng)給予長時(shí)程聽覺刺激（600,800,5000ms，白噪聲）時(shí)，DCN 神經(jīng)元對前半程聲刺激和后半程聲刺激的反應(yīng)強(qiáng)度具有顯著的差異（n=6; p<0.05），表現(xiàn)為對后半程聽覺刺激的適應(yīng)