生物物理學

封面介紹：蝙蝠作為一種生物聲納動物（biosonar animal），依靠其靈敏的生物聲納系統(tǒng)或聽覺系統(tǒng)的回聲定位來感知周圍環(huán)境和生存.恒頻-調(diào)頻蝙蝠在飛行過程中有一種獨特的聽-聲反饋控制行為，即多普勒頻移補償行為.以往有關(guān)蝙蝠多普勒頻移補償?shù)难芯炕静捎眯袨閷W觀察手段，唐佳研究組采用了電生理實驗手段——在體細胞外記錄技術(shù)，聲刺激模擬自然狀態(tài)下蝙蝠發(fā)生多普勒頻移補償后的回聲定位信號，觀察聽覺通路中重要的中繼站——中腦下丘的單個神經(jīng)元處理不同補償信號的差異，以及最佳頻率位于諧波內(nèi)和諧波外的神經(jīng)元處理聲信息是否存在分工.研究結(jié)果為解釋與蝙蝠獨特的回聲定位行為相適應(yīng)的中樞生理機制提供了實驗依據(jù).回聲定位蝙蝠屬哺乳動物是神經(jīng)科學領(lǐng)域研究生物聲納和聽覺信息處理機制的理想和有價值的模型.因此，對它們進行研究和取得的成果對認識人類聽覺機制、軍事（生物聲納），乃至信息科學（聲信息處理）均有啟示作用和意義.

普氏蹄蝠下丘諧波內(nèi)外神經(jīng)元處理多普勒頻移補償信息的差異

李琳，付子英，王麗萍，等

為了探討普氏蹄蝠下丘神經(jīng)元在處理多普勒頻移補償后回聲定位信號中的作用，實驗采用雙聲刺激模式模擬蝙蝠不同飛行狀態(tài)下產(chǎn)生多普勒頻移補償后的脈沖-回聲對，即發(fā)聲頻率改變，回聲頻率維持恒定的情況下，研究下丘神經(jīng)元對不同補償值下的回聲反應(yīng)恢復率.結(jié)果發(fā)現(xiàn)：根據(jù)神經(jīng)元在某一補償值下對回聲信號反應(yīng)的恢復率是否超過70%，可將其分為具有選擇性（S）和無選擇性（NS）的兩類神經(jīng)元.且諧波內(nèi)S神經(jīng)元所占比例（68%）遠超過非諧波內(nèi)S神經(jīng)元（39%）.分析神經(jīng)元的發(fā)放模式發(fā)現(xiàn)諧波內(nèi)S神經(jīng)元中相位型發(fā)放模式比例（44.3%）明顯高于其他三種類型神經(jīng)元.另外，雖然S和NS神經(jīng)元的強度-潛伏期函數(shù)類型均以飽和型為主，但諧波內(nèi)S神經(jīng)元強度-潛伏期函數(shù)的最佳強度（best amplitude，BA）（95.3±14.0）dB SPL低于NS神經(jīng)元的BA（104.1±10.2）dB SPL（P＜0.01），同時也低于非諧波內(nèi)S神經(jīng)元的BA（109.7±7.9）dB SPL（P＜0.01）.以上實驗結(jié)果表明，在下丘水平，神經(jīng)元就已對多普勒頻移補償后回聲定位信號的處理有了分工，集中在諧波內(nèi)的S神經(jīng)元通過提高對某一補償值下回聲信號反應(yīng)的恢復率實現(xiàn)，對回聲信息的精確編碼，避免其他雜波干擾信息.同時，諧波內(nèi)S神經(jīng)元的發(fā)放模式和強度-潛伏期函數(shù)特點也滿足其在復雜環(huán)境中精確聲學成像的需求.

多普勒頻移補償；諧波；發(fā)放模式；強度-潛伏期函數(shù)；普氏蹄蝠

來源出版物：生物化學與生物物理進展，2014，41（12）: 1235-1244聯(lián)系郵箱：唐佳，bobaytang2013@126.com