生物物理学

生物物理学

封面介绍：蝙蝠作为一种生物声纳动物（biosonar animal），依靠其灵敏的生物声纳系统或听觉系统的回声定位来感知周围环境和生存.恒频-调频蝙蝠在飞行过程中有一种独特的听-声反馈控制行为，即多普勒频移补偿行为.以往有关蝙蝠多普勒频移补偿的研究基本采用行为学观察手段，唐佳研究组采用了电生理实验手段——在体细胞外记录技术，声刺激模拟自然状态下蝙蝠发生多普勒频移补偿后的回声定位信号，观察听觉通路中重要的中继站——中脑下丘的单个神经元处理不同补偿信号的差异，以及最佳频率位于谐波内和谐波外的神经元处理声信息是否存在分工.研究结果为解释与蝙蝠独特的回声定位行为相适应的中枢生理机制提供了实验依据.回声定位蝙蝠属哺乳动物是神经科学领域研究生物声纳和听觉信息处理机制的理想和有价值的模型.因此，对它们进行研究和取得的成果对认识人类听觉机制、军事（生物声纳），乃至信息科学（声信息处理）均有启示作用和意义.

普氏蹄蝠下丘谐波内外神经元处理多普勒频移补偿信息的差异

李琳，付子英，王丽萍，等

为了探讨普氏蹄蝠下丘神经元在处理多普勒频移补偿后回声定位信号中的作用，实验采用双声刺激模式模拟蝙蝠不同飞行状态下产生多普勒频移补偿后的脉冲-回声对，即发声频率改变，回声频率维持恒定的情况下，研究下丘神经元对不同补偿值下的回声反应恢复率.结果发现：根据神经元在某一补偿值下对回声信号反应的恢复率是否超过70%，可将其分为具有选择性（S）和无选择性（NS）的两类神经元.且谐波内S神经元所占比例（68%）远超过非谐波内S神经元（39%）.分析神经元的发放模式发现谐波内S神经元中相位型发放模式比例（44.3%）明显高于其他三种类型神经元.另外，虽然S和NS神经元的强度-潜伏期函数类型均以饱和型为主，但谐波内S神经元强度-潜伏期函数的最佳强度（best amplitude，BA）（95.3±14.0）dB SPL低于NS神经元的BA（104.1±10.2）dB SPL（P＜0.01），同时也低于非谐波内S神经元的BA（109.7±7.9）dB SPL（P＜0.01）.以上实验结果表明，在下丘水平，神经元就已对多普勒频移补偿后回声定位信号的处理有了分工，集中在谐波内的S神经元通过提高对某一补偿值下回声信号反应的恢复率实现，对回声信息的精确编码，避免其他杂波干扰信息.同时，谐波内S神经元的发放模式和强度-潜伏期函数特点也满足其在复杂环境中精确声学成像的需求.

多普勒频移补偿；谐波；发放模式；强度-潜伏期函数；普氏蹄蝠

来源出版物：生物化学与生物物理进展，2014，41（12）: 1235-1244联系邮箱：唐佳，bobaytang2013@126.com