听觉注意强化惊反射前脉冲抑制的神经机制

Prepulse inhibition of the startle reflex (PPI) has been widely considered as a model of the sensorimotor gating process in both humans and animals. The top-down attentional modulation of PPI has become an important research issue. Recent studies have shown that fear conditioning of a prepulse, which depends on the amygdala, facilitates rats' attention to the conditioned prepulse and specifically enhances PPI induced by this prepulse. Moreover, perceived spatial separation between the conditioned prepulse and a masker noise, which depends on the posterior parietal cortex (PPC), further enhances PPI by facilitating selective spatial attention to the conditioned prepulse. The amygdala and the PPC receive axonal projections from two separate secondary auditory cortical areas (TE3 and TE2/dorsal), respectively. Using rats as the laboratory animal subjects, this project will investigate how the neural pathway including the TE3 and amygdala and the neural pathway including the TE2/dorsal and PPC participate in the feature-specific and the spatially-selective attentional modulation of PPI. Specifically, this project will 1) establish a new behavioral model for studying attentional modulation of PPI with both feature and spatial specificities, 2) examine how fear conditioning and perceived spatial separation affect neural activities in the brain regions within the two pathways by electrophysiological recordings, and 3) examine the effects of locally pharmacological blocking of some important neural activities in the two pathways on the attentional enhancement of both PPI and electrophysiological responses to the prepulse stimulus.

惊反射的前脉冲抑制 (PPI) 是一种人和动物所共有的感觉运动门控过程。注意对PPI的调节已成为重要的研究课题。近期的研究表明，依赖于杏仁核，对一个前脉冲声音的恐惧条件化可强化大鼠对该声音的注意，并特异性地增强由该声音所引发的PPI。而更重要的是，依赖于后顶叶，已被恐惧条件化的前脉冲声音与掩蔽噪音之间的知觉分离通过促进大鼠对该声音的空间选择性注意而进一步增强PPI。杏仁核和后顶叶分别接受两处不同的次级听皮层区（TE3和TE2背区）的投射。本项目将探索，包含TE3-杏仁核通路与包含TE2背区-后顶叶通路如何参与声音特征选择性注意和空间选择性注意对大鼠PPI的调节。实验工作包括：1）建立能同时体现这两种注意对PPI调节的行为模型；2）考察恐惧条件化和知觉分离如何影响这两条通路中各脑区的对前脉冲声音的电生理反应；3）考察药物阻断这两条通路中的一些关键性神经活动在行为层次和电生理层次上的影响作用。

惊反射的前脉冲抑制 (PPI) 是一种人和动物所共有的感觉运动门控过程。注意对PPI的调节作用不但有前脉冲刺激的特异性。本项目探讨大鼠的注意对PPI调节的神经环路机制以及刺激特异性的神经电生理相关物，并得到以下主要研究成果：1）证实了DpSC和AGm这两个脑结构都参与了PPI的条件化增强以及PPI的知觉分离的增强，进而进一步完善和扩展了注意对PPI调节的神经环路理论模型。2）同时用药物阻断和行为测试的方法，揭示了NMDA受体为这两类调节作用的关键性突触传递介质受体，为开发新的抗精神药物提供了基础研究依据。3）神经电生理的结果表明，利用窄带噪音所诱发的在PPI环路中的下丘的持续型的频率追随反应中的精细结构与包络成分具有不同的双耳加工性质。相比于包络成分，精细结构成分对双耳相关性与双耳时间差的变化更为敏感，这表明精细结构成分与包络成分不同的双耳整合模式。即在基于双耳时间差的主观空间分离去掩蔽的过程中，精细结构成份在PPI的中脑环路中的神经表达起了决定的作用。这是对PPI空间注意调节的关键性基础。4）在PPI环路中，精细结构成分与包络成分之间存在着显著的时间动态相关性。这个机制使得在听觉中脑层次上的精细结构信息与包络信息具有捆绑在一起的神经加工基础以形成刺激信号的知觉客体。尽管包络成分在下丘中所具有的对双耳线索的敏感性较差，但与精细结构的神经加工捆绑作用可以弥补包络的双耳相关性加工，为包络在更高层次（如在皮层）的神经表征提供了基础。为进一步探索对PPI注意调节的刺激特异性这个重要的科学问题提供了一个切入点。 5）基于双耳加工的知觉分离在加强了对前脉冲刺激的中枢反应幅值的同时，也提高了目标窄带噪音的包络成分在皮层表达的精准性。 由于这种精准性的提升出现在对PPI的注意调节的神经环路中，而不出现在PPI的基本环路中，这对深入认识对PPI自上而下的注意调节的刺激特异性的机制有重要的意义，也为解释在精神分裂症患者中的这种调节作用的特异性缺失提供了一个新的视角。