大蹄蝠适应多普勒频移补偿行为的生理机制研究

CF-FM蝙蝠在飞行过程中由于与猎物之间存在相对运动，导致蝙蝠接受到的回声频率与其发声频率不同，这种现象称多普勒频移效应（Doppler shift）。为了补偿多普勒频移，并使回声频率始终保持在听觉最敏感区内，蝙蝠会对其发声频率做出调整。下丘作为听觉中枢重要的中继站，怎样对多普勒频移补偿后的回声做出及时的分析和处理，需要作进一步的研究。由于巡航过程中有多种声信号参数发生动态变化，那么回声定位信号中其它共变参数对蝙蝠下丘适应多普勒频移补偿是否产生影响，以及这些共变参数是否与频移之间存在最佳的匹配关系，目前均不清楚。本项目以大蹄蝠（Hipposideros armiger）为动物模型，采用神经电生理方法，模拟大蹄蝠在不同巡航时段的回声定位信号，研究下丘神经元对多普勒频移补偿后的回声定位信号的反应特性，以及其它共变参数对该反应的影响，其结果可为揭示与哺乳动物行为相适应的听觉生理机制提供新的认识。

CF-FM蝙蝠在巡航过程中会不断调节其发声频率以校正产生多普勒频移的回声，这种高度专化的发声反应行为被称为多普勒频移补偿。蝙蝠多普勒频移补偿数据，会因目标的距离、相对速度以及蝙蝠关注对象的改变而发生变化。而这种改变，必然也要求听中枢对快速变化的回声定位信号做出及时的分析和处理。但目前，与多普勒频移补偿行为相适应的听中枢处理声信号的生理机制研究却相对甚少。因此，本项目模拟CF-FM蝙蝠在多普勒频移补偿后的回声定位信号（脉冲-回声对，Pulse-echo pair），采用细胞外电生理记录方法，研究下丘神经元对不同多普勒频移补偿值的选择性，以及声强度、时程等共变参数对该选择性的影响。本项目研究发现：普氏蹄蝠IC神经元在处理多普勒频移补偿后的脉冲-回声信息中存在着分工与合作。35%的神经元偏好正向补偿值，20%的神经元对正负补偿均有选择性，13%的神经元偏好负向补偿值，32%的神经元对补偿值无偏好。对正向补偿偏好的神经元，在捕获猎物、逼近猎物，对正向回声频率漂移进行补偿的过程中发挥重要作用，以便快速有效判断猎物速度，并成功追踪到猎物；对负向补偿偏好的神经元可有效分析猎物逃离过程中的信息；而对正负补偿均偏好的神经元可对突然变向的飞行猎物，做出快速的反应。对补偿值有偏好的神经元在最佳补偿值脉冲-回声对刺激下恢复最快，保证其能够快速有效的分析多普勒频移补偿过程中的回声信息，并对发声频率做出相应的调整，且这类神经元的频率分析能力和强度编码能力均优于无偏好的神经元，这是普氏蹄蝠听觉中枢对处理多普勒频移补偿后的回声信息的高度适应。另外，大部分神经元随着回声强度的升高其补偿能力也上升，且神经元脉冲跟随能力随声时程改变而发生适应性调节。以上结果均可为解释蝙蝠适应多普勒频移补偿行为的生理机制以及为寻找蝙蝠回声定位信号共变参数之间的最佳匹配关系提供一定的实验依据。

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