下丘神经元声信号加工中的神经抑制作用医学论文.doc

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下丘神经元声信号加工中的神经抑制作用_医学论文摘要：下丘是中枢听觉系统声信号处理的重要中继站，它接受来自上、下行，平行及核团内的纤维投射，其中抑制性的输入影响着下丘神经元对声信号的加工，神经抑制作用表现在下丘神经元的多种声反应特性中。关键词：神经抑制；声信号加工；下丘下丘(inferior cilliculus IC)是哺乳动物皮质下主要的听信息整合中枢，它接受来自不同低位听觉脑干核团的上行投射和来自听皮质下行的直接和间接投射，此外，IC还接受IC内中间神经元的局部内在平行输入。所有IC内汇聚性输入与IC形成的联系既有兴奋性的也有抑制性的，它们在IC中进行整合，决定着下丘神经元对声信号的处理。神经抑制作用主要由GABA能和Glycine能神经元介导，通过影响IC神经元声反应的基本特性，使得神经元的反应表现出多样性和易变性，从而适合于加工复杂多变的声信息。神经抑制在下丘神经元声信号加工中的作用可表现在以下几个方面：1对频率调谐的作用频率调谐是听神经元的基本特性之一，而频率调谐曲线（FTC）的宽窄反映了听神经元的频率选择性。用双声刺激可分别获得神经元的兴奋和抑制性FTC。GABA能和Glycine能抑制能显著锐化IC神经元的兴奋性FTC，当向IC神经元分别离子电泳导入GABAA受体阻断剂Bicuculine（Bic）和Glycine能受体阻断剂Strychnine（Stry）去抑制后，可观察到IC神经元的兴奋性FTC被不同程度的拓宽，抑制性FTC被部分或完全消除。研究还发现解除抑制对IC神经元FTC的影响程度随声强度的不同而异，即对FTC阈上10 dB内影响很小或无影响，而对较高声强度部分的FTC影响较大，表明神经抑制更多的是作用于兴奋性FTC的上部，通过锐化兴奋性FTC上部使得神经元对较高声强的频率编码更清晰，从而定形FT的范围和FTC的形状。2对放电率的作用分别导入GABA和Glycine对听神经元的放电率均有一定的抑制作用，大部分IC神经元的放电率表现出呈剂量依赖性减少。反之，电泳导入Bic和Stry后神经元的发放率显著增加，反应幅度增大。IC神经元的强度——放电率函数一般分为单调型、饱和型和非单调型。导入Bic后可使相当部分神经元的强度－放电率函数由非单调型转换为单调型或饱和型，也说明神经抑制更多的是影响高声强度下的反应。此外，神经元的不同发放模式也可能是继兴奋性反应后的神经抑制所致。导入Bic能使某些相位型和相位爆发型模式转变为持续发放型，因此，可认为相位型和相位爆发型代表的是下丘内兴奋和抑制相互作用的结果，而持续型则可能是以接受兴奋性输入占绝对优势的结果。可见，神经抑制像“雕刻刀”一样雕琢神经元的发放模式和发放率。3对时相信号反应的作用3.1串声刺激IC神经元对不同脉冲重复率（pulses repetition rate PRR）声刺激表现出不同的反应特性。一般来说，IC神经元均能对较低PRR产生跟随反应，而对高PRR的反应则各有差异。有的神经元有较好的跟随反应特性，而有的则较差。Bic除能易化神经元反应外，还能提高部分神经元对PRR的跟随能力，使其在较高的PRR下也能对每一脉冲产生发放。Lu等认为，随着PRR的增加，神经元跟随反应降低与神经元的恢复周期有关。神经元恢复周期作为一种重要属性，主要由兴奋后的不应期和神经元接受的抑制性输入所决定的，有研究表明，Bic去GABA能抑制后能提高大部分IC神经元的兴奋性，缩短恢复周期。因此，可认为IC神经元跟随PRR的能力受神经抑制的“阀门”样调制。3.2正弦调幅（SAM）声刺激IC神经元对SAM声刺激反应的锁相能力表现出随调制频率的增加而降低。Pollak等人发现，对低调制频率产生锁相反应的神经元,阻断神经抑制后，其中90％以上神经元的锁相反应特性极少改变，调制频率范围也一般不变；不对任何SAM刺激产生锁相反应的神经元，阻断抑制后，其中大部分神经元可变为对低调制频率（﹤250 Hz）的SAM呈锁相反应，但对高调制频率SAM仍不反应。由此可见，那些只对低调制频率的SAM产生锁相反应的IC神经元，并不完全是由神经抑制掩盖了锁相的兴奋性输入所致，这与神经元对不同PRR反应的结果明显不同，表明IC神经元在加工声时间信息方面可能存在更为复杂的机制。4对时程调谐的作用神经元对声时程的调谐可用来作为辨别有生物学意义声的有效过滤器。有些IC神经元只对某一特定的时程声信号反应，如只对短时程声反应，其反应与声时程对应的函数关系分别定义为带通型和短通型，这两类特殊神经元被称为时程调谐神经元。Bic和Stry能不同程度地消除或拓宽部分神经元的时程调谐，使之能对较长或对任何时程声都产生强烈的发放。产生时程调谐的机制与兴奋性和抑制性输入的持续时间、相对强度和到达IC的时间有关。已对此提出了不同的解释，Casseday认为时程调谐的机制包括三个部分：即与声刺激开始相关的持续性抑制输入，与声刺激开始和结束相关的短暂性兴奋输入。当两个兴奋性事件在时间上发生重合时神经元产生发放；兴奋性输入的起始时间滞后于抑制性输入的起始，即抑制性输入出现在兴奋性输入之前，或是与之重合，并以持续较长时间来消除在非最佳时段到来的兴奋性输入，但这一解释只适用于off反应的时程调谐神经元。Fuzessery对短通型onset反应的神经元提出了反重合机制（anti-coincidence）,认为在神经元接受到与声刺激开始相关的兴奋性和抑制性输入时，只有当抑制性输入与迟到的兴奋性输入不重合时，神经元才会反应。尽管确切机制还有待进一步研究，但神经抑制在IC神经元声时程调谐过程中的关键作用是勿庸置疑的。参考文献［1］Jen PHS,Sun XD,Chen QC.An electrophysiological study of neural pathways for corticofugally inhibited neurons in the central nucleus of the inferior colliculus of the big brown bat,Eptesicus fuscus［J］.Exp Brain Res,2001,137:292-302.［2］E Salda?a,M Feliciano,EJ Mugnaini.Distribution of descending projections from primary auditory neocortex to inferior colliculus mimics the topography of intracollicular projections［J］.J Comp Neurol,1996,371:15-40［3］Oliver DL,Winer JA,Beckius GE,Saint Marie RL.Morphology of GABAergic neurons in the inferior colliculus of the cat［J］.J Comp Neurol,1994,340:27-42.。