听觉认知行为的神经机制

完整的听觉功能包括两个部分，即感知声音的发生和认知声音所传递的生物信息。以往因为实验技术的限制，人们对声音的感知过程的神经机制研究较多，而对声音的认知过程却知之甚少。本课题组经过多年的积累和创新，目前已经突破了技术上的瓶颈，实现了在动物自主行为活动的同时，记录大脑皮层听觉神经元的电活动。本项研究中，我们将用行为学方法（Go/No-Go）在检测动物对声音认知能力的同时，记录听皮质神经元的放电活动。通过分析行为学实验和电生理实验结果的相关性来揭示听觉认知行为的神经机制，以此来回答"大脑为什么能听懂声音"这一基本科学命题。

本项目利用在体神经电生理记录技术和动物认知行为学观察的方法，系统深入地研究了大脑听皮层单个神经元放电活动和听觉认知行为的关系。三年来课题组成员不懈努力，设计实施了许多具有独创性的实验，积累了大量严谨可靠的数据，从中归纳总结出听皮层神经元反应活动的一般特征，基本弄清了听皮层神经元在声音识别行为中的生理作用。我们圆满顺利地完成了项目计划的全部内容。相应的研究结果已经总结成8篇英文论文，分别发表在神经生理学国际核心期刊Journal of Neuroscience，Neuroscience, Behavioral Brain Research 以及PLOS One 等杂志上。 主要成果包括：1）在国际上首次实现在同一种动物上将电生理实验和行为学实验有机的结合在一起，研究大脑听觉神经机制。2）通过行为学实验我们测试了家猫对声音的各种物理参数的辨别能力，其中包括声音的持续时间，双音之间的时间间隔，调频音的变频方向，短促音的重复频率，声音的强度等。3）与此同时我们还利用在体微电极记录单个神经元放电活动。通过对比分析神经元对各种声音刺激的反应与家猫在听到这些声音时的行为反应，我们验证了大脑听皮层神经元在声音信号识别过程中的作用。我们的实验结果证实了听觉皮层神经元的主要功能就是通过其不同的放电频率和放电模式来编码声音信号的各种物理参数。听神经元对声音的辨别能力就决定了生物体对声音的辨别能力。本项目的成功完成不但对听觉神经生理研究具有重大的推动作用，对我们认识大脑其它神经系统的功能也有重要的借鉴意义。