Phát hiện khoảng trống trong sóng hình sin của các sợi dây thần kinh thính giác ở ếch: Tầm quan trọng trong mã hóa AM

Zeitschrift für vergleichende Physiologie - Tập 175 - Trang 531-546 - 1994
A. S. Feng1, W. -Y. Lin2, L. Sun2
1Beckman Institute, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, USA
2Department of Physiology and Biophysics, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, USA

Tóm tắt

Các nghiên cứu sinh lý học được tiến hành trên dây thần kinh số tám của ếch (Rana pipiens pipiens) nhằm xác định: (i) liệu tỷ lệ điều chế hay khoảng im lặng là đặc điểm nổi bật xác định giới hạn trên của việc khóa thời gian với các kích thích điều biên điều chế xung (PAM), (ii) khả năng phát hiện khoảng trống của từng sợi dây thần kinh số tám. Các phản ứng được khóa thời gian của 79 sợi dây thần kinh số tám đối với các kích thích PAM (tại tần số đặc trưng của sợi) cho thấy hệ số đồng bộ hóa là một hàm lọc thông thấp của tỷ lệ điều chế. Đối với các kích thích PAM có các đợt xung có thời gian khác nhau, một sợi tạo ra các chức năng truyền điều chế không chồng chéo. Tần số cắt trên của việc khóa thời gian cao hơn khi các đợt xung trong các kích thích PAM có thời gian ngắn hơn. Thực tế rằng tần số cắt khác nhau cho các chuỗi PAM khác nhau cho thấy rằng tỷ lệ AM không phải là yếu tố duy nhất, cũng không phải là yếu tố chính, xác định độ suy giảm trong khóa thời gian ở tốc độ AM cao. Khả năng phát hiện khoảng trống được xác định cho 69 sợi dây thần kinh số tám bằng cách đánh giá hoạt động phát xung của sợi đối với các đợt xung âm thanh đôi trong khoảng thời gian OFF và ON. Kết quả cho thấy khoảng trống tối thiểu có thể phát hiện của các sợi dây thần kinh số tám dao động từ 0.5 đến 10 ms với trung bình từ 1.23–2.16 ms tùy thuộc vào thời gian của các đợt xung âm thanh đôi. Đối với mỗi sợi, khoảng trống tối thiểu có thể phát hiện dài hơn khi thời gian của các đợt xung âm thanh tạo thành các kích thích xung đôi dài hơn gấp bốn lần. Khi hệ số đồng bộ hóa được vẽ so với khoảng trống im lặng giữa các đợt xung âm thanh trong các kích thích PAM, các chức năng phản ứng khoảng trống của một sợi do nhiều chuỗi PAM tạo ra tương đương với các chức năng phản ứng khoảng trống phát sinh từ các chuỗi xung đôi cho thấy rằng chính khoảng trống im lặng đã xác định chủ yếu giới hạn trên của việc khóa thời gian đối với các kích thích PAM.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Boettcher FA, Salvi RJ, Saunders SS (1990) Recovery from short-term adaptation in single neurons in the cochlear nucleus. Hearing Res 48:125–144 Buchfellner E, Leppelsack H-J, Klump GM, Häusler U (1989) Gap detection in the starling (Sturnus vulgaris): II. Coding of gaps by forebrain neurons. J Comp Physiol A 164:539–549 Buunen TJF, Rhode WS (1978) Responses of fibers in the cat's auditory nerve to the cubic difference tone. J Acoust Soc Am 64:772–781 Buus S, Florentine M (1985) Gap detection in normal and impaired listeners: the effect of level and frequency. In A. Michelsen (ed) Time resolution in auditory system. Springer, Berlin, pp 159–179 Chimento TC, Schreiner CE (1990) Time course of adaptation and recovery from adaptation in the cat auditory-nerve neurophonic. J Acoust Soc Am 88:857–864 Chimento TC, Schreiner CE (1991) Adaptation and recovery from adaptation in single fiber responses of the cat auditory nerve. J Acoust Soc Am 90:263–273 Condon CJ, Chang SH, Feng AS (1991) Processing of behaviorally relevant temporal parameters of acoustic stimuli by single neurons in the frog superior olivary nucleus. J Comp Physiol A 168:709–725 Dunia R, Narins PM (1989a) Temporal resolution in frog auditory nerve fibers. J Acoust Soc Am 85:1630–1638 Dunia R, Narins PM (1989b) Temporal integration in an anuran auditory nerve. Hearing Res 39:287–298 Eggermont JJ (1993) Differential effects of age on click-rate and amplitude modulation-frequency coding in primary auditory cortex of the cat. Hearing Res 65:175–192 Epping WJM, Eggermont JJ (1986a) Sensitivity of neurons in the auditory midbrain of the grass frog to temporal characteristics of sound. I. Stimulation with acoustic clicks. Hearing Res 24:37–54 Epping WJM, Eggermont JJ (1986b) Sensitivity of neurons in the auditory midbrain of the grass frog to temporal characteristics of sound. II. Stimulation with amplitude modulated sound. Hearing Res 24:55–72 Fay RR (1985) Sound intensity processing by the goldfish. J Acoust Soc Am 78:1296–1309 Feng AS, Narins PM, Capranica RR (1975) Three populations of primary auditory fibers in the bullfrog (Rana catesbeiana): Their peripheral origins and frequency sensitivities. J Comp Physiol A 100:221–229 Feng AS, Shofner WP (1981) Peripheral basis of sound localization in anurans. Acoustic properties of the frog's ear. Hearing Res 5:201–216 Feng AS, Hall JC, Siddique S (1991) Coding of temporal parameters of complex sounds by frog auditory nerve fibers. J Neurophysiol 65:424–445 Fitzgibbons PJ (1983) Temporal gap detection in noise as a function of frequency, bandwidth and level. J Acoust Soc Am 74:67–72 Giraudi D, Salvi R, Henderson D, Hamerik R (1980) Gap detection by the chinchilla. J Acoust Soc Am 68:802–806 Godfrey DA, Kiang NYS, Norris BE (1975) Single unit activity in the posteroventral cochlear nucleus of the cat. J Comp Neurol 162:247–268 Goldberg JM, Brown PB (1969) Responses of binaural neurons of dog superior olivary complex to dichotic tonal stimuli: some physiological mechanisms of sound localization. J Neurophysiol 32:613–636 Gooler DM, Feng AS (1992) Temporal processing in the auditory midbrain of the northern leopard frog. J Neurophysiol 67:1–22 Green DM, Forrest TG (1988) Detection of amplitude modulation and gaps in noise. In: Duifhuis H, Horst JW, Witt HP (eds) Basic issues in hearing. Academic Press, London, pp 323–330 Green DM, Forrest TG (1989) Temporal gaps in noise and sinusoids. J Acoust Soc Am 86:961–970 Hall JC, Feng AS (1991) Temporal processing in the dorsal medullary nucleus of the Northern leopard frog (Rana pipiens pipiens). J Neurophysiol 66:955–973 Harris DM, Dallos P (1979) Forward masking of auditory nerve fiber responses. J Neurophysiol 42:1083–1107 Henning GB, Gaskell H (1981) Monaural phase sensitivity with Ronken's paradigm. J Acoust Soc Am 70:1669–1673 Hillery CM, Narins PM (1987) Frequency and time domain comparisons of low-frequency auditory fiber responses in two anuran amphibians. Hearing Res 25:233–248 Kaplan HM (1969) Anesthesia in amphibians and reptiles. Proc Fed Am Soc Exp Biol 28:1541–1546 Klump GM, Gleich O (1991) Gap detection in the European starling (Sturnus vulgaris). III. Processing in the peripheral auditory system. J Comp Physiol A 168:469–476 Klump GM, Maier EH (1989) Gap detection in the starling (Sturnus vulgaris). I. Psychophysical thresholds. J Comp Physiol A 164:531–539 Langner G (1992) Periodicity coding in the auditory system. Hearing Res 60:115–142 Mardia KV (1972) Statistics of directional data, Academic Press, New York, pp 132–137 Megela AL, Capranica RR (1981) Response patterns to tone bursts in peripheral auditory system of anurans. J Neurophysiol 46:465–478 Megela AL, Capranica RR (1982) Differential patterns of physiological masking in the anuran auditory nerve. J Acoust Soc Am 71:641–645 Moller AR (1969) Unit responses in the cochlear nucleus of the rate to pure tones. Acta Physiol Scand 76:503–512 Narins PM, Wagner I (1990) Noise susceptibility and immunity of phase locking in amphibian auditory-nerve fibers. J Acoust Soc Am 85:1255–1265 Okanoya K, Dooling RJ (1990) Detection of gaps in noise by budgerigars (Melopsittacus undulatus) and zebra finches (Peophila guttata). Hearing Res 50:185–192 Phillips DP (1988) Effect of tone-pulse rise time on rate-level functions of cat auditory cortex neurons: excitatory and inhibitory processes shaping response to tone onset. J Neurophysiol 59:1524–1439 Ronacher B, Römer H (1985) Spike synchronization of tympanic receptor fibers in a grasshopper (Chorthippus biguttulus L., Acrididae). A possible mechanisms for the detection of gaps in model songs. J Comp Physiol A 157:631–642 Ronken DA (1990) Basic properties of auditory-nerve responses from a “simple” ear: The basilar papilla of the frog. Hearing Res 47:63–82 Ronken DA (1991) Spike discharge properties that are related to the characteristic frequency of single units in the frog auditory nerve. J Acoust Soc Am 90:2428–2440 Rose GJ, Capranica RR (1985) Sensitivity to amplitude modulated sounds in the anuran auditory nervous system. J Neurophysiol 53:446–465 Salvi RJ, Arehole S (1985) Gap detection in chinchillas with temporary high frequency hearing loss. J Acoust Soc Am 77:1173–1177 Schmitz B, White TD, Narins PM (1992) Directionality of phase locking in auditory nerve fibers of the leopard frog Rana pipiens pipiens. J Comp Physiol A 170:589–604 Shailer MJ, Moore BC (1983) Gap detection as a function of frequency, bandwidth and level. J Acoust Soc Am 74:467–473 Smith RL (1977) Short-term adaptation in single auditory nerve fibers: Some poststimulatory effects. J Neurophysiol 40:1098–1112 Smith RL (1985) Cochlear processes reflected in responses of the cochlear nerve. Acta Otolaryngol 100:1–12 Surlykke A, Larsen O, Michelsen A (1988) Temporal coding in the auditory receptor of the moth ear. J Comp Physiol A 162:367–374 Van Stokkum IHM, Gielen CCAM (1989) A model for the peripheral auditory system of the grass frog. Hearing Res 41:71–86 Viemeister NF (1979) Temporal modulation transfer functions based upon modulation thresholds. J Acoust Soc Am 66:1364–1380 Von Helversen D (1972) Gesang des Männchens und Lautschema des Weibchens bei der Feldheuschrecke Chorthippus biguttulus (Orthoptera, Acrididae). J Comp Physiol 81:381–422 Walkowiak W (1984) Neuronal correlates of the recognition of pulsed sound signals in the grass frog. J Comp Physiol A 155:57–66 White TD, Schmitz B, Narins PM (1992) Directional-dependence of auditory sensitivity and frequency selectivity in the leopard frog. J Acoust Soc Am 92:1953–1961 Yates GK, Cody AR, Johnstone BM (1983) Recovery of eighth nerve action potential thresholds after exposure to short, intense pure tones: similarities with temporary threshold shift. Hearing Res 12:305–322 Young E, Sachs MB (1973) Recovery from sound exposure in auditory-nerve fibers. J Acoust Soc Am 54:1535–1543 Zhang W, Salvi RJ, Saunders SS (1990) Neural correlates of gap detection in auditory-nerve fibers of the chinchilla. Hearing Res 46:181–200