非特异性听觉投射系统对听恐惧学习诱导的可塑性的作用

Auditory fear conditioning is one of the classic model for fear conditioning study. It evokes defensive behaviors, and elicits tone-specific plastic changes as well. However, the mechanism of auditory plasticity remains unclear, and two existing models conflict with each other. The central auditory system consists of the lemniscal and nonlemniscal systems. The interactions between lemniscal and nonlemniscal systems is quite complicated and is not well studied. Meanwhile, because nonlemniscal system has complicated relationship with associative center, the roles of nonlemniscal system were somehow confused with the interactions between lemniscal system and associative center. Based on our past studies in auditory plasticity, we propose "facilitated gating" to discriminate the roles of nonlemniscal system from the lemniscal system and associative center. We hypothesize that auditory information and changes in auditory response are from lemniscal system, associative center enhances auditory response, auditory nonlemniscal system controls (gating) the inputs of auditory information and the outputs of enhancement information from associative center. Our research will demonstrate this hypotheses for the complete understanding of auditory signal processing and the modulation of associated center during auditory fear conditioning, and will provide cues that help preventing. diagnosing, and treatment of human learning and memory diseases caused by structural and functional defects of neural loops.

听觉恐惧学习记忆模型是经典的恐惧学习记忆模型，不仅诱导出恐惧行为，也诱导出听觉可塑性。然而关于其听觉可塑性还了解不充分，现有解释存在明显争议。由于听觉系统存在特异性和非特异性投射，两者间关系复杂研究甚少，而且非特异性投射与偶联中枢的关系也复杂，因此在以往的研究中听觉非特异性投射系统的作用与特异性投射和偶联中枢的作用互为混淆。在本项目中结合我们长期的听觉可塑性研究结果与知识掌握，提出 "易化门控"假说，将非特异性投射系统功能与特异性系统和偶联中枢功能区别开来，认为：听觉信息包括听反应变化来自特异性投射，听觉反应的增强信息来自偶联中枢，听觉非特异性投射主要起门控作用，分别门控听觉信息的传入与偶联增强放大信息的传出。本项目拟验证这一假说,以期阐明听觉恐惧学习记忆中听觉信息的传递与联合中枢对听觉反应的调控途径，为解析情感和学习记忆障碍相关神经精神疾病中神经环路结构和功能异常提供科学依据和新的思路。

听觉恐惧学习记忆模型能通过听觉可塑性来诱导出恐惧行为，是经典的学习记忆模型。然而关于其听觉可塑性机制的现有解释存在明显争议。由于听觉系统存在特异性和非特异性投射，两者间关系复杂研究甚少，而且非特异性投射与偶联中枢的关系也复杂，因此在以往的研究中听觉非特异性投射系统的作用与特异性投射和偶联中枢的作用互为混淆。基于基金申请书的设想，我们在听觉传导通路的各个层面开展了对听觉特异性系统和非特异性系统反应性质的研究，希望弄清这两个系统在听觉恐惧学习记忆中的作用。结果发现特异性传导系统中的听觉皮层能广泛地下行调节丘脑、下丘甚至耳蜗毛细胞的反应特性。这种下行调节对特异性系统和非特异性系统均有作用，而且对非特异性传导通路的调节方向与特异系统内部作用可能相反。这一结果提示高位中枢在听觉恐惧学习记忆中可能起差分调控作用。此外，我们还进一步研究了在这一调控过程中的具体细胞和分子机制。结果表明，麻醉剂乌拉坦能通过乙酰胆碱受体增强下行抑制耳蜗的效果，而中枢最普遍的抑制性递质GABA能系统则在耳蜗中不参与调节作用。我们还探索了耳蜗放大功能在听觉功能发育及可塑性中的作用，并研究了其中的分子机制。我们的研究结果加深了对听觉可塑性的理解，具有较强的科学意义。4年的项目执行期间，项目组发表基金标注文章5篇，其中项目负责人通讯作者文章4篇。培养硕士研究生5人，博士生一人。