Suppr超能文献

用于编码局部音程和全局时间模式的倒置中央听觉层次结构。

Inverted central auditory hierarchies for encoding local intervals and global temporal patterns.

作者信息

Asokan Meenakshi M, Williamson Ross S, Hancock Kenneth E, Polley Daniel B

机构信息

Eaton-Peabody Laboratories, Massachusetts Eye and Ear Infirmary, Boston MA 02114 USA; Division of Medical Sciences, Harvard Medical School, Boston MA 02114 USA.

Eaton-Peabody Laboratories, Massachusetts Eye and Ear Infirmary, Boston MA 02114 USA; Department of Otolaryngology - Head and Neck Surgery, Harvard Medical School, Boston MA 02114 USA.

出版信息

Curr Biol. 2021 Apr 26;31(8):1762-1770.e4. doi: 10.1016/j.cub.2021.01.076. Epub 2021 Feb 19.

Abstract

In sensory systems, representational features of increasing complexity emerge at successive stages of processing. In the mammalian auditory pathway, the clearest change from brainstem to cortex is defined by what is lost, not by what is gained, in that high-fidelity temporal coding becomes increasingly restricted to slower acoustic modulation rates. Here, we explore the idea that sluggish temporal processing is more than just an inability for fast processing, but instead reflects an emergent specialization for encoding sound features that unfold on very slow timescales. We performed simultaneous single unit ensemble recordings from three hierarchical stages of auditory processing in awake mice - the inferior colliculus (IC), medial geniculate body of the thalamus (MGB) and primary auditory cortex (A1). As expected, temporal coding of brief local intervals (0.001 - 0.1 s) separating consecutive noise bursts was robust in the IC and declined across MGB and A1. By contrast, slowly developing (∼1 s period) global rhythmic patterns of inter-burst interval sequences strongly modulated A1 spiking, were weakly captured by MGB neurons, and not at all by IC neurons. Shifts in stimulus regularity were not represented by changes in A1 spike rates, but rather in how the spikes were arranged in time. These findings show that low-level auditory neurons with fast timescales encode isolated sound features but not the longer gestalt, while the extended timescales in higher-level areas can facilitate sensitivity to slower contextual changes in the sensory environment.

摘要

在感觉系统中,越来越复杂的表征特征在连续的处理阶段出现。在哺乳动物的听觉通路中,从脑干到皮层最明显的变化是由所失去的东西定义的,而不是由所获得的东西定义的,因为高保真的时间编码越来越局限于较慢的声学调制率。在这里,我们探讨这样一种观点,即缓慢的时间处理不仅仅是无法进行快速处理,而是反映了一种新兴的专门化,用于编码在非常慢的时间尺度上展开的声音特征。我们在清醒小鼠的听觉处理的三个层次阶段——下丘(IC)、丘脑内侧膝状体(MGB)和初级听觉皮层(A1)——进行了同步单单元群体记录。正如预期的那样,分离连续噪声脉冲串的短暂局部间隔(0.001 - 0.1秒)的时间编码在IC中很稳健,在MGB和A1中则下降。相比之下,脉冲串间隔序列缓慢发展的(约1秒周期)全局节律模式强烈调制A1的放电,被MGB神经元微弱捕捉,而IC神经元则完全没有捕捉到。刺激规律性的变化不是由A1放电率的变化来表示的,而是由放电在时间上的排列方式来表示的。这些发现表明,具有快速时间尺度的低级听觉神经元编码孤立的声音特征,但不编码更长的格式塔,而高级区域中扩展的时间尺度可以促进对感觉环境中较慢的上下文变化的敏感性。

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