普氏蹄蝠下丘single-on和double-on神经元对多普勒频移补偿信号的加工策略

【作者】 王俏超； 孔慧芳； 程亚稳； 陈蒙霞； 陈其才； 唐佳；

【机构】 华中师范大学生命科学学院；

【摘要】 为了探究恒频-调频（Constant frequency-frequency modulation,CF-FM）蝙蝠听中枢是如何加工处理多普勒频移补偿（Doppler-shift compensation,DSC）行为过程中的回声定位信号,以及其适应性生理机制是什么?本研究以普氏蹄蝠为研究对象,采用细胞外电生理记录方法,依据蝙蝠在捕食过程中的DSC行为,模拟CF-FM蝙蝠DSC后的回声定位信号给声,研究下丘（Inferior colliculus,IC）神经元在加工处理DSC信息上有何特点及其生理机制。结果发现:普氏蹄蝠下丘中单反应（Single-on,SO）神经元的频率分析能力较双反应（Double-on,DO）神经元要强,表现为Q₂₀和Q₃₀值均较大（P<0.05）;同时SO和DO神经元对回声反应恢复到50%时的双声刺激间隔（Interpulse interval,IPI）值均会随补偿条件的改变而发生变化,即当声刺激条件由无补偿向最佳补偿条件转变时,50%IPI值会显著缩小（P<0.001）,但SO神经元50%lPI缩短率超过70%的神经元数目较DO神经元多,且在加工正向DSC信息时SO神经元平均DSC范围也要显著宽于DO神经元。另外无补偿条件下,DO神经元对CF成分反应的恢复周期明显长于FM成分（P<0.05）;而在最佳补偿条件下,DO神经元对CF成分反应的恢复周期则显著短于FM成分（P<0.05）。以上结果表明:相较于DO神经元而言,频率调谐能力较强的SO神经元更能充分利用蝙蝠DSC行为,来提高对回声反应的恢复能力,以最大程度地获取猎物信息并准确判断与猎物的相对速度。而对CF和FM成分均敏感的DO神经元在蝙蝠追逐猎物的正向补偿过程中可能更多关注的是FM成分携带信息,以判断猎物距离。同时为适应蝙蝠飞行中的DSC行为,DO神经元会通过调整对回声中CF成分或FM成分的恢复来侧重获取实时所需信息,以指导其后续的行为。更多还原