大脑听皮层对声刺激时间信息编码的发育及可塑性

本研究用行为学和神经电生理学方法，以声刺激间隔时间和声刺激包络的升降时间为声刺激时间信息的研究对象，研究大鼠出生后正常听觉发育过程中大脑听皮层神经元对声刺激时间信息编码的发育规律、行为表现；研究听觉发育时期的环境对大鼠成年时处理声刺激时间信息影响的行为表现、神经编码规律；研究环境依赖性的大脑听皮层神经元对声刺激时间信息处理的可塑性的细胞内机制；利用听觉发育可塑性原理探索能否用丰富环境和听觉训练等方法改善或修复大鼠对声刺激间隔时间信息处理的缺陷，为听觉功能缺陷的环境修复、训练治疗等策略提供实验依据和理论依据。

人的言语和动物通讯声中包含随时间快速变化的幅度和频率信息，听觉系统对这些声刺激中包含的时间信息的精确处理对人的言语感知和动物的通讯至关重要。这些时间信息包括声刺激包络的升降时间、相邻两个声刺激的间隔时程、声刺激的重复率、以及声刺激的时程等。本研究考察了出生后大鼠听皮层神经元对声刺激间隔时程、声刺激包络的升降时间、以及声刺激重复率等时间信息编码的发育规律；研究了在听觉发育关键期给予中等强度的噪声暴露对听皮层神经元编码声刺激升降时间和声刺激间隔时程的影响；利用听觉发育可塑性的原理，探索了用丰富环境和听觉训练等方法改善或修复由于听觉发育时期噪声环境导致的大鼠对声刺激信息处理的缺陷。最重要的发现如下：幼年大鼠听皮层神经元对声刺激间隔时程的探测阈值比成年大鼠高；随着声刺激包络升降时间的延长，幼年大鼠听皮层神经元听反应的潜伏期比成年大鼠延长更多；出生后大鼠听皮层神经元对重复声刺激的跟随能力随年龄的增加而增强，这个趋势自幼年延续至成年后的一段时期。这些结果说明，在大鼠出生后，听皮层神经元对声刺激时间信息的处理有一个发育和精细化的过程。进一步的研究发现，在听觉发育关键期的噪声暴露可导致大鼠在成年时听皮层神经元对声刺激包络升降时间和声刺激间隔时程等信息处理的缺陷，丰富环境可以修复由于出生后早期噪声暴露导致的听皮层神经元对声刺激间隔时程处理的缺陷。出生后听觉发育关键期的噪声暴露可导致大鼠在成年时声源定位能力的降低，而听觉训练可以使这种缺陷得到一定程度的修复。此外，超前噪声对大鼠听皮层神经元的频率调谐的影响具有一定的可塑性，即随声刺激间隔时程的变化而动态改变。这些研究结果有助于我们理解行为学发现的听觉系统对声刺激时间信息分辨能力在出生后随年龄而提高神经机理，为理解听觉系统对声刺激信息编码的发育及其可塑性的机理提供了新的证据，为听觉功能缺陷的环境修复或训练治疗等策略提供了实验依据和理论依据。