Suga N
J Physiol. 1968 Sep;198(1):51-80. doi: 10.1113/jphysiol.1968.sp008593.
研究了蝙蝠下丘中的单神经元活动与调频(FM)声音及复合声音分析的关系。复合声音由与音调脉冲II(纯音或有时为调频音)同时发出的音调脉冲I(纯音或调频音)组成。假定在动物发出的相关复合声音中,一个重要成分(如人类语音中的共振峰)出现在给定神经元的最佳频率(BF)处。音调脉冲I代表这样一个成分(称为BF成分)。音调脉冲II根据其与BF的关系被假定对应于更高或更低的成分。根据对音调刺激的反应特性,下丘神经元被分为五种类型:对称型、不对称型、FM不敏感型、FM敏感型(或FM特异型)和上阈值型。
对称型神经元有一个宽的兴奋区且无抑制区,对向任一方向扫描的FM音调脉冲以相同阈值做出反应。这种类型的神经元对BF成分的所有频率调制(如人类语音中的过渡)都有反应,且该反应几乎不受其他成分的抑制。
在不对称型神经元中,能激发神经元的BF成分的频率调制范围受到兴奋区一侧或两侧抑制区的限制。低频侧的抑制区往往比高频侧的更大。向最佳频率扫描时的限制比对从最佳频率开始扫描时更严重。对BF成分的反应会被更低和/或更高的成分抑制,除非这些成分在抑制区之外。在大多数不对称型神经元中,在决定对BF成分的反应是否会发生时,更低的成分比更高的成分更重要。
在具有窄兴奋区的FM不敏感型神经元中,兴奋区两侧的抑制区限制了能激活神经元的BF成分的频率调制范围。向最佳频率扫描时的反应受到抑制区的强烈限制。当更低和/或更高的成分在抑制区内时,对BF成分的反应被抑制。这种类型的神经元对成分组合的反应比不对称型神经元更受限制。
没有兴奋区但有大抑制区的FM敏感型神经元仅对一定范围内的FM成分有反应。有证据表明,不仅频率扫描的范围和方向,而且速率和功能形式在决定神经元的兴奋方面都很重要。不同带宽的噪声脉冲不能激活这些神经元。神经元的反应通常会被抑制区内的音调抑制,该抑制区宽到甚至包括能激发神经元的FM成分中的频率。因此,FM敏感型神经元的反应不仅取决于FM成分的特性,还取决于其他成分的频率。
不对称型、FM不敏感型和FM敏感型神经元的激活需要复合声音中有一定结构。一些上阈值型神经元对足够强的BF成分和/或其频率调制没有反应。此外,神经元对弱BF成分的反应在一定范围内会被强的更低和/或更高的成分抑制。一些上阈值型神经元也有不对称或FM敏感的特性。那些神经元似乎不仅在频率上,而且在强度上专门用于声音结构的分析。
尽管在下丘中发现了单神经元的各种行为类型,但在复合声音的神经分析中一个强烈的趋势是限制单神经元被激活的条件。较高层次水平的神经元对声音刺激序列或集合的反应比低层次水平的神经元更受限制。