听觉中枢神经元以时间编码声音频率特性的原理

所有声音信息都是由三个基本参量构成，即声刺激的频率、强度和时长。在前期国家自然科学基金资助下，我们成功地阐明了听觉中枢神经元以延时编码了声刺激强度及其变化，即只要声强从最小延时起积分达到神经元的能量阈值就产生动作电位；而且动作电位延时不受声刺激时长的影响；我们还发现神经元接受来自特征频率通路的突触也接受来自非特征频率通路的突触，且两者的作用不同。那么，这两类突触所携带的信息间是何关系、在同一神经元上是如何整合的？延时又是如何编码声刺激频率的？我们认为最小延时很可能编码了声刺激的频率特征。本课题拟在前期研究成果基础上，围绕这一假说，通过在体细胞外记录、在体全细胞记录，以及离体脑片全细胞记录方法，分别在单突触传递核团和多突触整合中枢进行比较性的深入研究，从而，阐明延时编码声刺激频率特性的原理，并从突触水平揭示声刺激频率信息的突触传递与突触整合机制，全面阐释听觉系统的时间编码原理。

摘要.所有声音信息都是由三个基本参量构成，即声刺激的频率、强度和时长。在前期国家自然科学基金资助下，我们成功地阐明了听觉中枢神经元以延时编码了声刺激强度及其变化。因此，我们认为最小延时很可能编码了声刺激的频率特征。本课题围绕这一假说，通过在体细胞外记录、在体全细胞记录，离体脑片全细胞记录方法，以及工程仿真的方法，进行了比较性的深入研究。我们有如下发现：1、以神经元反应时间可编码声刺激频率，并分别表现为声信息的传递特性(Transmission)和转换特性(Transduction)。2、耳蜗核神经元的输入方式决定其反应形式；抑制性输入的作用是平衡并稳定兴奋性输入；且神经元的自有特性是相对稳定的。3、发现在丘脑向皮层投射时，皮层分别以兴奋性和抑制性前馈作用对神经元的频率-时间反应关系进行推拉放大作用（如下图），从而加强时间反应特性对频率的编码作用。4、我们证明了Kv1.4带电的失活球以及其非带电部分对该离子通道的失活均起很重要的作用。在该基金的资助下，我们共发表SCI收录论文7篇（其中2篇IF大于7），有1篇neuron第三次修回，1篇已投稿，还有1篇正准备投稿。共培养研究生10多名。