清醒大鼠听皮层对复杂空间信息的适应性

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31671081
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0904.感觉与运动系统神经生物学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The ability to detect unexpected deviant clues in the nature scenario is critical for survival. The stimulus-specific adaptation (SSA) has been regarded as the neuronal correlates for change detection. The SSA in the frequent domain has been extensively examined along the auditory pathway including the primary auditory cortex. However, it has remained fundamentally unclear how the auditory system detects the unexpected sound location. A few researches reported that frequent SSA could enhance the frequent discriminability for deviant stimuli, but those studies failed to uncover the mechanisms underlying it. Basically, the discriminability through ROC analysis relies on two properties: neuronal variance and tuning slope. We will take those two factors into account to understand why SSA facilitates the spatial discriminability if spatial SSA could. Then our next topic is about the spatial regularity recognition or adaptation, which is fundamental for the auditory pattern recognition. The spatial regularity research has never been addressed in the electrophysiology field at the single neuron level. Meanwhile, the deviant subject always appears coupling with both spatial deviant information and frequent deviant information, however, the auditory researches usually focused on only one item each time, can the spatial and frequent information interact in SSA? We will tackle all issues above by recording neuronal response in the auditory cortex of awaken rats to deviant location, spatial regularity, and jointed deviance cross space and frequency, and use ROC analysis to calculate the spatial discriminability with the following four specific aims:.Specific Aim 1: We will seek how auditory cortex detects unexpected sound location and how spatial SSA changes the spatial discriminability..Specific Aim 2: We will compare responses between regular and irregular spatial oddball paradigms to find how the auditory system respond to the spatial regularity and whether the spatial regularity adaptation modifies the spatial discriminability or not..Specific Aim 3: We will investigate whether and how spatial and frequent information interact through SSA..Specific Aim 4: We will investigate large-scale tonotopic organization in the auditory cortex about the spatial information processing such as spatial discriminability, spatial SSA strength, spatial regularity adaptation, left-right discrimination threshold..Results from these experiments will contribute important knowledge to our current understanding about how the auditory system detects unexpected sound location, how neuronal slope/variance shapes perception, how frequent and spatial information interact to facilitate the deviance detection, and what the specific function is during the spatial localization for different auditory cortical areas.
检测新鲜刺激对动物生存至关重要。神经元通过SSA(stimulus specific adaptation)实现对新鲜刺激的检测。在频率SSA上人们做了大量工作,但在空间SSA上人们还不清楚,听皮层神经元是否对新鲜位置敏感?更进一步的,听皮层神经元是否对空间组合规则敏感?组合规则是模式识别的基础。人们发现频率SSA提高对新鲜刺激的分辨能力,但不清楚其机制。新事物的出现总是在频率和空间上耦合的,人们大都孤立地去研究频率和空间上的信息,两者能否在SSA上交互作用?本项目以清醒大鼠为对象,来研究听皮层神经元对新鲜位置,空间组合规则,频率空间双重新鲜刺激的反应,并结合ROC分析来计算空间分辨能力,从而探讨听皮层空间SSA、空间组合规则适应性、频率空间交互作用三者可能的生理功能;以及发挥这些功能的机制;并在整个听皮层大尺度下研究相关空间信息处理的拓扑分布情况。

结项摘要

迅速检测周围环境中突然出现的新鲜刺激,对动物的生存至关重要。听觉系统对短时程和长时程的规律信息具有不同的检测机制,分别对应刺激特异适应性(SSA)和规律敏感性(Regularity)。SSA 是指神经元会对新鲜刺激表现出更强的反应,Regularity 是指神经元对刺激组合规律的敏感性。SSA可能是新鲜检测的一项重要机制,目前对SSA的研究主要利用纯音组成的频率oddball范式,虽然揭示了频率SSA在听觉通路中的强度变化规律,但却忽略了声音的其他特征,比如声音的空间位置特征。同时,自然环境中出现的新鲜刺激往往同时包含多种特征,但之前的工作仅局限于声音的某一特征,因此尚不清楚SSA中是否存在多种声音特征的耦合。Regularity 的研究也只集中在AC中,而SSA与Regularity之间的关系也知之甚少。我们在大鼠的听觉系统中采用细胞外电生理技术,利用多种oddball范式将刺激组合由频率过渡到复杂自然声,从单一特征到空间特征与个体特征的耦合,逐渐模拟真实的生存环境,从而证明:空间位置SSA与频率SSA相似,可能广泛存在于听觉通路中并发挥着重要作用;SSA中存在两种特征的耦合,说明新鲜事件的检测会受益于不同特征信息的整合。同时,听觉丘脑内侧膝状体具备从背景中感知声音变化的能力但对声音的规则组合不太敏感,听觉系统的Regularity可能起源于听觉皮层。该结论为听觉系统中短时程和长时程规律信息的表征提供了新的证据。另外,我们还从听皮层的不同亚区观察SSA的生理特性,结果表明相比于听觉皮层的核心区域,背侧带存在更宽的频谱和更长的时间尺度处理听觉信息,反映了听觉皮层的功能性层级分布。进一步加深了我们对听觉系统新鲜检测生理机制的理解。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Integrative stimulus-specific adaptation of the natural sounds in the auditory cortex of the awake rat
清醒大鼠听觉皮层自然声音的综合刺激特异性适应
  • DOI:
    10.1007/s00429-019-01880-2
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Brain Structure & Function
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zhai Yu Ying;Sun Zhi Hai;Gong Yu Mei;Tang Yi;Yu Xiongjie
  • 通讯作者:
    Yu Xiongjie
Synaptic Adaptation Contributes to Stimulus-Specific Adaptation in the Thalamic Reticular Nucleus
突触适应有助于丘脑网状核的刺激特异性适应
  • DOI:
    10.1007/s12264-020-00536-0
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Neuroscience Bulletin
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhai Yuying;Auksztulewicz Ryszard;Song Peirun;Sun Zhihai;Gong Yumei;Du Xinyu;He Jie;Yu Xiongjie
  • 通讯作者:
    Yu Xiongjie
Frequency-Dependent Stimulus-Specific Adaptation and Regularity Sensitivity in the Rat Auditory Thalamus
大鼠听觉丘脑的频率依赖性刺激特异性适应和规律性敏感性
  • DOI:
    10.1016/j.neuroscience.2018.09.015
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Neuroscience
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Yun Yun Rui;Jie He;Yu Ying Zhai;Zhi Hai Sun;XiongJie Yu
  • 通讯作者:
    XiongJie Yu

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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