生物物理學(xué)

生物物理學(xué)

封面介紹：蝙蝠作為一種生物聲納動(dòng)物（biosonar animal），依靠其靈敏的生物聲納系統(tǒng)或聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的回聲定位來(lái)感知周圍環(huán)境和生存.恒頻-調(diào)頻蝙蝠在飛行過(guò)程中有一種獨(dú)特的聽(tīng)-聲反饋控制行為，即多普勒頻移補(bǔ)償行為.以往有關(guān)蝙蝠多普勒頻移補(bǔ)償?shù)难芯炕静捎眯袨閷W(xué)觀察手段，唐佳研究組采用了電生理實(shí)驗(yàn)手段——在體細(xì)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(bǔ)償后的回聲定位信號(hào)，觀察聽(tīng)覺(jué)通路中重要的中繼站——中腦下丘的單個(gè)神經(jīng)元處理不同補(bǔ)償信號(hào)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(dú)特的回聲定位行為相適應(yīng)的中樞生理機(jī)制提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù).回聲定位蝙蝠屬哺乳動(dòng)物是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究生物聲納和聽(tīng)覺(jué)信息處理機(jī)制的理想和有價(jià)值的模型.因此，對(duì)它們進(jìn)行研究和取得的成果對(duì)認(rèn)識(shí)人類聽(tīng)覺(jué)機(jī)制、軍事（生物聲納），乃至信息科學(xué)（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(bǔ)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(bǔ)償后回聲定位信號(hào)中的作用，實(shí)驗(yàn)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(bǔ)償后的脈沖-回聲對(duì)，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(duì)不同補(bǔ)償值下的回聲反應(yīng)恢復(fù)率.結(jié)果發(fā)現(xiàn)：根據(jù)神經(jīng)元在某一補(bǔ)償值下對(duì)回聲信號(hào)反應(yīng)的恢復(fù)率是否超過(guò)70%，可將其分為具有選擇性（S）和無(wú)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(yuǎn)超過(guò)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(qiáng)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(qiáng)度-潛伏期函數(shù)的最佳強(qiáng)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(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在下丘水平，神經(jīng)元就已對(duì)多普勒頻移補(bǔ)償后回聲定位信號(hào)的處理有了分工，集中在諧波內(nèi)的S神經(jīng)元通過(guò)提高對(duì)某一補(bǔ)償值下回聲信號(hào)反應(yīng)的恢復(fù)率實(shí)現(xiàn)，對(duì)回聲信息的精確編碼，避免其他雜波干擾信息.同時(shí)，諧波內(nèi)S神經(jīng)元的發(fā)放模式和強(qiáng)度-潛伏期函數(shù)特點(diǎn)也滿足其在復(fù)雜環(huán)境中精確聲學(xué)成像的需求.

多普勒頻移補(bǔ)償；諧波；發(fā)放模式；強(qiáng)度-潛伏期函數(shù)；普氏蹄蝠

來(lái)源出版物：生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展，2014，41（12）: 1235-1244聯(lián)系郵箱：唐佳，bobaytang2013@126.com