听觉皮层的调频声音方向选择性的突触机制

2月3日《神经科学杂志》（The Journal of Neuroscience）发表了神经科学研究所神经元信息处理和可塑性实验室关于听皮层的调频声音方向选择性形成的突触机制的最新发现。博士研究生叶昌泉通过对大鼠初级听皮层的在体膜片钳电生理研究，揭示初级听皮层的调频方向选择性建立的多重突触机制：包括声音激活的兴奋性突触输入的时间延迟在声音频率象限上有规律的变化；兴奋性和抑制性输入的感受野在声音频段上的差异分布，即不同频段声音差异性地激活抑制性和兴奋性输入。这项研究直接地验证了存在已久的感觉神经元方向性特征建立的通用突触机制模型，也为了解大脑感觉处理信息的工作机制提供了实验基础。

在自然环境中，许多声音都具有调频（frequency modulation）特性，即声音频率在一定的频谱范围内变化。这种声音频率在不同方向（如低频到高频的升频声音，或高频到低频的降频声音）、不同速率上变化的调频特征在动物和人类语音交流中普遍存在，并携带了重要的语音信息，为动物叫声和人类语言的识别提供了至关重要的特征信息。在大脑的听觉信息传递通路中，包括初级听觉皮层在内的一些功能核团的神经细胞表现出对声音频率变化（调频）方向的强选择性。这与视觉中枢中视觉神经细胞对物体移动方向的偏好性相类似。人们一直在探索是什么神经机制促使大脑感觉细胞表征这些外界信息中方向特征，进而来高效地编码和处理外界感觉信息。此项工作是在神经科学研究所章晓辉研究员课题组、蒲慕明研究员实验室和加利福尼亚大学伯克利分校丹扬教授的共同合作下完成，并受到中科院“创新项目”和科技部“973”项目“脑结构和功能的可塑性”的资助。