单侧传导性听力损伤对大鼠声源定位和听皮层神经元对声源水平方位调谐的影响

论文摘要

声源定位是指人和动物对声音的空间方位和距离进行判断的能力,精确的声源定位有利于人和动物感知声音环境、并从复杂声环境中将目标声信号进行分离和处理。已有的研究证明,对声源水平方位的精确定位依赖于听觉系统对来自双耳听觉信息的处理,包括双耳强度差和双耳时间差信息。在人类,单侧中耳炎是一种常见的听觉疾病,它可导致单侧传导性听力损伤并使双耳听觉信息输入出现异常,影响人对声源的精确定位。然而到目前为止,有关单侧传导性听力损伤影响声源定位的神经和分子机制并未完全揭示。因此,本论文的研究目标是:在幼年和成年大鼠上建立单侧传导性听力损伤模型,观察单侧传导性听力损伤如何影响大鼠对声源水平方位的定位能力、以及如何影响听皮层神经元对声源水平方位的调谐,观察听皮层上表达AMPA受体亚单位GluR2的神经元以及小清蛋白免疫阳性神经元的密度是否受单侧传导性听力损伤的影响。大鼠分为四组,其中两组分别为幼年单侧传导性听力损伤组(YUCHL组)和成年单侧传导性听力损伤组(AUCHL组),我们分别在P14龄(YUCHL组)大鼠和P57龄(AUCHL组)大鼠用损毁右耳鼓膜和锤骨的方法造成单侧传导性听力损伤,在两组大鼠分别经历两个月的听力损伤后,按照实验设计进行实验。另外两组大鼠分别为YUCHL组和AUCHL组的同龄对照大鼠,分别为幼年对照组(YCon组)和成年对照组(ACon组),双耳听力正常。我们用行为学、电生理学以及免疫组织化学等方法按上述研究目标进行实验,主要结果如下:1.与两个同龄对照组大鼠声源定位的成功率相比,幼年或成年时期的单侧传导性听力损伤均造成YUCHL组和AUCHL组大鼠双侧声源定位能力的严重下降,在听力损伤耳侧的声源定位能力比在听力正常耳侧下降更多;在听力损伤耳侧,YUCHL组大鼠和AUCHL组大鼠的声源定位成功率均接近机会水平,无显著的组间差异;在听力正常耳侧,AUCHL组大鼠的声源定位能力优于YUCHL组大鼠。该结果提示,单侧传导性听力损伤发生在幼年时期比发生在成年时期对声源定位的破坏更大。该结果与在猫头鹰和雪貂上发现的对异常双耳听觉的适应现象(即在单耳听力损伤后,动物能利用新的声源定位线索学会新的声源定位策略)有显著的不同,该结果提示,对异常双耳听觉的适应现象可能不适合于所有动物。2.在四组大鼠的初级听皮层,我们分别记录了听神经元对来自大鼠前方听空间不同水平方位声刺激反应的放电数和潜伏期,根据听神经元对声源水平方位的调谐曲线分析了神经元对声源水平方位的偏好特性、选择性和敏感性。我们发现,YCon组和ACon组大鼠听皮层神经元主要偏好来自其对侧水平方位的声刺激,在对声源水平方位的偏好特性、选择性和敏感性等均无显著的组间差异。与同龄对照组大鼠相比,在听力损伤耳对侧的听皮层,单侧传导性听力损伤导致了YUCHL组和AUCHL组具有对侧偏好特性的神经元比例下降、以及神经元对声源水平方位的选择性和敏感性的下降;同时,也导致了具有同侧偏好特性(偏好听力正常耳侧声源)的神经元比例的升高,在YUCHL组这个比例的升高比在AUCHL组更多。此外,AUCHL组神经元对声源水平方位的选择性和敏感性比YUCHL组神经元差。在两个对照组,群体神经元对来自对侧水平方位声刺激反应的平均潜伏期相对较短,对来自同侧水平方位声刺激反应的平均潜伏期相对较长;与之相反,YUCHL组神经元对来自其对侧(听力损伤耳侧)水平方位声刺激反应的平均潜伏期相对较长,而对来自其同侧(听力正常耳侧)水平方位声刺激反应的平均潜伏期要短;AUCHL组神经元对分别来自其对侧和同侧水平方位声刺激反应的平均潜伏期无显著差异。这些结果表明,传导性听力损伤显著影响了初级听皮层神经元对声源水平方位的正常调谐,其影响效果随出生后单侧传导性听力损伤发生的时期的不同而不同。3.用免疫组织化学方法,我们在四组大鼠听皮层上观察了小清蛋白免疫阳性神经元的密度、以及表达AMPA受体亚单位GluR2的神经元的密度,结果发现,与同龄对照组大鼠相比,单侧传导性听力损伤对YUCHL组和AUCHL组大鼠听皮层上小清蛋白阳性神经元的密度均未产生显著影响,对YUCHL组和AUCHL组大鼠听皮层上表达AMPA受体亚单位GluR2的神经元的密度也均未产生显著影响。本论文首次在自由声场条件下在单细胞水平研究了出生后不同时期的的单侧听力损伤如何影响听皮层神经元对声源水平方位的调谐,研究结果为理解出生后不同时期的单侧传导性听力损伤对声源定位的影响提供了一种可能的神经机制,为进一步理解单侧慢性中耳炎或其他因素导致的单侧传导性听力损伤对听觉系统功能影响的机理提供了重要的实验证据。

论文目录

内容摘要

abstract

第一章出生后不同时期的单侧传导性听力损伤对大鼠声源定位能力的影响

1.1 前言

1.2 材料和方法

1.2.1 伦理声明

1.2.2 实验动物及分组

1.2.3 单侧传导性听力损伤手术

1.2.4 声源定位的行为学测定

1.2.5 听觉脑干诱发电位的记录

1.2.6 数据分析

1.3 结果

1.3.1 出生后不同时期的单侧传导性听力损伤对大鼠听觉阈值的影响

1.3.2 出生后不同时期的单侧传导性听力损伤对大鼠声源定位的影响

1.3.3 长期单侧传导性听力损伤与短期单侧传导性听力损伤对大鼠声源定位能力的影响的比较

1.4 讨论

参考文献

第二章出生后不同时期的单侧传导性听力损伤对大鼠听皮层神经元对声源水平方位调谐的影响

2.1 前言

2.2 材料与方法

2.2.1 伦理声明

2.2.2 实验动物及分组

2.2.3 用于建立大鼠单侧传导性听力损伤模型的手术

2.2.4 大鼠听觉脑干诱发电位的测量

2.2.5 用于听皮层电生理记录的手术

2.2.6 声刺激系统

2.2.7 电生理记录系统以及听皮层神经元对声刺激反应的数据采集

2.2.8 数据处理

2.3 结果

2.3.1 单侧传导性听力损伤手术对听觉阈值的影响

2.3.2 四组大鼠初级听皮层听神经元的特征频率和最低阈值的分布

2.3.3 大鼠听皮层神经元对声源水平方位调谐的不同类型

2.3.4 出生后不同时期的单侧传导性听力损伤对听皮层群体神经元的声源水平方位调谐曲线的影响

2.3.5 出生后不同时期的单侧传导性听力损伤对听皮层神经元对声源水平方位偏好特性和方位选择性的影响

2.3.6 出生后不同时期的单侧传导性听力损伤对听皮层神经元对声源水平方位敏感性的影响

2.3.7 出生后不同时期的单侧传导性听力损伤对听皮层神经元反应的潜伏期随声源水平方位变化的影响

2.4 讨论

2.4.1 正常双耳听觉的动物听皮层神经元对声源水平方位的调谐

2.4.2 幼年时期的单侧传导性听力损伤对初级听皮层神经元对声源水平方位调谐的影响

2.4.3 成年时期的单侧传导性听力损伤对初级听皮层神经元对声源水平方位调谐的影响

2.4.4 有关方法学的讨论

2.4.5 结论

参考文献

第三章单侧传导性听力损伤对听皮层表达AMPA受体GLUR2亚单位的神经元以及小清蛋白阳性神经元的密度的影响

3.1 前言

3.2 材料和方法

3.2.1 伦理声明

3.2.2 实验动物及分组

3.2.3 用于建立大鼠单侧传导性听力损伤模型的手术

3.2.4 免疫荧光法标记神经细胞

3.2.5 数据分析与处理

3.3 结果

3.3.1 大鼠听皮层小清蛋白阳性神经元分布的示例

3.3.2 幼年时期单侧传导性听力损伤对大鼠听皮层小清蛋白阳性神经元密度的影响

3.3.3 成年时期单侧传导性听力损伤对大鼠听皮层小清蛋白阳性神经元密度的影响

3.3.4 大鼠听皮层表达AMPA受体亚单位Glu R2 的神经元分布的示例

3.3.5 幼年时期单侧传导性听力损伤对大鼠听皮层表达AMPA受体亚单位Glu R2 的神经元密度的影响

3.3.6 成年时期单侧传导性听力损伤对大鼠听皮层表达AMPA受体亚单位Glu R2 的神经元密度的影响

3.4 讨论

参考文献

第四章声源定位及其相关的神经和分子机制的研究进展（文献综述）

4.1 在正常双耳听觉条件下的声源定位及相关的神经机制

4.1.1 声源定位概述

4.1.2 参与声源定位的听觉通路

4.1.3 听皮层在声源定位中的作用

4.1.4 听皮层神经元对声源方位信息的表征

4.2 在听力损伤条件下的声源定位缺陷及相关的神经、分子机制

4.2.1 听力损伤

4.2.2 听力损伤对人和动物的声源定位能力的影响

4.2.3 出生后发育过程中双耳听力损伤对中枢听觉通路的结构和功能的影响

4.2.4 出生后单耳听力损伤可导致中枢听觉通路的结构和功能的改变

4.3 听觉发育的关键期

4.4 其他因素对声源定位的影响及相关的神经和分子机制

4.5 综述小结

参考文献

附录

后记

作者简历及在学期间所取得的科研成果

文章来源

类型: 博士论文

作者: 王秀文

导师: 张季平

关键词: 传导性听力损伤,声源定位,听皮层,声源水平方位,调谐曲线,小清蛋白阳性神经元,受体

来源: 华东师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 华东师范大学

基金: 国家自然科学基金面上项目

分类号: Q429.8

总页数: 148

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单侧传导性听力损伤对大鼠声源定位和听皮层神经元对声源水平方位调谐的影响

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