大鼠听皮层在空间认知行为中的功能研究

For decades the neural processes underlying auditory spatial cognition have been primarily studied in relationship to encoding spatial cues, In contrast, less has been done to understand the neural basis of perception-related functions of the auditory system as they relate to decision making in the auditory spatial perception. Is there significant choice probability (CP) in the auditory cortex? Whether or not does CP distribute tonotopically? What’s the relationship between psychological threshold and neuronal threshold in the spatially related behavior? Researchers recently found that engaging in spatial behavior could sharpen the neuronal spatial sensitivity, but the mechanism underlying this interesting phenomenon has never been explored. Moreover, the question that whether this behavior related top-down modulation is dependent on the process of learning also has never been addressed. We recently found the interaction between auditory identity and auditory spatial information during stimulus-specific adaptation;however, the functional significance of this interaction and the functional significance of the stimulus-specific adaptation are still unknown. In this project, we will address all issues such as functional significance of auditory cortex during the spatial cognition, the modulation of top-down effect during learning, and the behavior significance of stimulus-specific adaptation during the spatial cognition, with several behavior paradigms.

在听觉系统的空间认知中，对于神经元如何编码空间相关的信息人们已经做了大量的工作，但是人们还不清楚神经元的发放是如何关联空间行为选择。听皮层神经元是否存在显著的选择概率？选择概率在整个听皮层是否有拓扑分布？听皮层神经元阈值和动物心理物理阈值之间是什么关系？在空间分辨的行为中，人们发现认知行为可以改变听皮层神经元的空间敏感性，但是由行为所引起的自上而下的调控是如何改变神经元对空间信息的解码人们还一无所知，更进一步的，这种改变是否随着学习的不断深入而发生变化？另一方面，最近的工作表面声音的内容信息和空间信息在刺激依赖的适应性中会发生交互作用，其生理意义还未知，同时，人们还一直不清楚刺激依赖的适应性在行为上的功能。本项目将以大鼠作为实验对象，在多种行为模式下，研究听皮层神经元在声音空间认知行为中的功能，研究心理物理阈值的起源以及学习对自上而下调控的影响，和刺激依赖的适应性在空间认知行为中的功能。

听觉系统一方面要感知声音的内容即频率相关的信息，另一方面还要感知声音的方位即空间相关的信息。神经元通过刺激依赖的适应性（stimulus specific adapation， SSA）来实现对新鲜刺激的检测。我们已有研究表明，听皮层神经元对双耳刺激表现出SSA，在听觉系统的空间认知中，对于神经元如何编码空间相关的信息虽然已经有大量的工作，但是人们还不清楚神经元的发放是如何关联空间行为选择。.我们在大鼠的听觉系统中采用细胞外电生理技术，我们利用多种 oddball 范式，将刺激组合由频率过渡到复杂自然声，从单一特征到空间特征与个体特征的耦合，逐渐模拟真实的生存环境，从而证明：空间位置 SSA 与频率 SSA 相似，可能广泛存在于听觉通路中并发挥着重要作用；SSA 中存在两种特征的耦合，说明新鲜事件的检测会受益于不同特征信息的整合。同时，我们还从听皮层的不同亚区观察SSA的生理特性，结果表明相比于听觉皮层的核心区域，背侧带存在更宽的频谱和更长的时间尺度处理听觉信息，反映了听觉皮层的功能性层级分布。另外，通过设计空间上视觉和听觉结合的多模态oddball刺激范式，发现在听觉通路中对多模态空间信号也存在着有限的整合作用，进一步加深了我们对听觉系统在分辨空间信号的生理机制的理解。