主页 > 医药科学 >
【bio-news】人类听觉神经在哺乳动物中最灵敏
Ultra-fine frequency tuning revealed in single neurons of human auditory cortex
Y. Bitterman1,2, R. Mukamel3,4, R. Malach5, I. Fried4,6 & I. Nelken1,2
Abstract
Just-noticeable differences of physical parameters are often limited by the resolution of the peripheral sensory apparatus. Thus, two-point discrimination in vision is limited by the size of individual photoreceptors. Frequency selectivity is a basic property of neurons in the mammalian auditory pathway1, 2. However, just-noticeable differences of frequency are substantially smaller than the bandwidth of the peripheral sensors3. Here we report that frequency tuning in single neurons recorded from human auditory cortex in response to random-chord stimuli is far narrower than that typically described in any other mammalian species (besides bats), and substantially exceeds that attributed to the human auditory periphery. Interestingly, simple spectral filter models failed to predict the neuronal responses to natural stimuli, including speech and music. Thus, natural sounds engage additional processing mechanisms beyond the exquisite frequency tuning probed by the random-chord stimuli. 人类的耳朵非常精巧，它能够辨别不同的声音频率，无论这些音调是高还是低，是近还是远。在1月10日的《自然》杂志上，来自美国加州大学洛杉矶分校的神经外科教授Itzhak Fried和同事公布说，他们的最新研究证实在人类中，一个大脑中一个单个的听觉神经元对一个非常窄的声音频率范围（一个音阶的十分之一）具有一种惊人的选择性。
事实上，这种神经元鉴别声音频率的最轻微差异的能力超过了人类听觉神经灵敏度的30倍。人类听觉皮层接收到的这种频率是明显优于其他非人类哺乳动物（除了蝙蝠）。
有趣的是，研究人员也指出，即使没有接受过音乐训练的人的听觉神经元也能检测出比外周听觉神经所不能检测到的极其微小的频率差异。利用其他外围神经（如皮肤中的神经），人类检测两个点之间的差异的能力受到皮肤受体的限制。但是在用耳朵听时，这种神经元的灵敏度超出了任何的外周神经元。
研究人员将电极移植到受试患者不同的大脑位置，这些位置包括可能与抓狂有关的区域，也包括听觉皮层。当患者听人为制造的不同曲调的随机合音时，研究人员对患者大脑活动进行了记录。
测试结果让研究人员很惊讶。人类的一个单个的听觉神经元在辨别极其细微的频率差异时，具有惊人的分辨力。
研究人员评价说，这项研究室神经生物研究力量的最新的典范，即利用来自活人大脑的单神经元水平的数据进行研究。该实验室之前的研究鉴定出人类海马体中负责人类导航的单个神经元和能够翻译不同视觉图像的单个细胞等。
此前，在2005年的《自然·遗传学》上的一篇论文曾在弄清听觉形成的遗传途径方面前进了一步。这篇文章详细描述了耳朵中听觉毛细胞（sensory hair cells）形成能够接受声音的独特形状的过程。
长在耳蜗里的毛细胞能够将以声波形式的机械振动转化成化学信号，然后传递给大脑。Emory大学医学院的陈萍（音译）博士和她的同事发现耳蜗和毛细胞的发育依赖于一个叫做PCP（planar cell polarity）的遗传途径。这个与耳朵发育有关的途径的发现可能帮助研究人员了解一些耳聋的分子和遗传基础，并为恢复听觉的研究提供重要的线索。
在过去的20年间，研究人员弄清了毛细胞特殊的不对称形状是它们正常行使功能的关键部分，但是却不清楚到底是哪个基因与耳蜗中的这种不对称形状的形成有关。利用小鼠模型，陈博士和她的研究组发现PCP途径与耳蜗和听觉毛细胞的成形有关。这个基因途径中的突变会影响耳蜗的形状和听觉毛细胞的极化。 [标签:content1][标签:content2]
阅读本文的人还阅读：
作者:admin@医学,生命科学 2011-05-02 05:14
医学,生命科学网