单侧传导性听力损伤对大鼠声源定位和听皮层神经元对声源水平方位调谐的影响

发布时间：2020-05-15 12:34

【摘要】：声源定位是指人和动物对声音的空间方位和距离进行判断的能力,精确的声源定位有利于人和动物感知声音环境、并从复杂声环境中将目标声信号进行分离和处理。已有的研究证明,对声源水平方位的精确定位依赖于听觉系统对来自双耳听觉信息的处理,包括双耳强度差和双耳时间差信息。在人类,单侧中耳炎是一种常见的听觉疾病,它可导致单侧传导性听力损伤并使双耳听觉信息输入出现异常,影响人对声源的精确定位。然而到目前为止,有关单侧传导性听力损伤影响声源定位的神经和分子机制并未完全揭示。因此,本论文的研究目标是:在幼年和成年大鼠上建立单侧传导性听力损伤模型,观察单侧传导性听力损伤如何影响大鼠对声源水平方位的定位能力、以及如何影响听皮层神经元对声源水平方位的调谐,观察听皮层上表达AMPA受体亚单位GluR2的神经元以及小清蛋白免疫阳性神经元的密度是否受单侧传导性听力损伤的影响。大鼠分为四组,其中两组分别为幼年单侧传导性听力损伤组(YUCHL组)和成年单侧传导性听力损伤组(AUCHL组),我们分别在P14龄(YUCHL组)大鼠和P57龄(AUCHL组)大鼠用损毁右耳鼓膜和锤骨的方法造成单侧传导性听力损伤,在两组大鼠分别经历两个月的听力损伤后,按照实验设计进行实验。另外两组大鼠分别为YUCHL组和AUCHL组的同龄对照大鼠,分别为幼年对照组(YCon组)和成年对照组(ACon组),双耳听力正常。我们用行为学、电生理学以及免疫组织化学等方法按上述研究目标进行实验,主要结果如下:1.与两个同龄对照组大鼠声源定位的成功率相比,幼年或成年时期的单侧传导性听力损伤均造成YUCHL组和AUCHL组大鼠双侧声源定位能力的严重下降,在听力损伤耳侧的声源定位能力比在听力正常耳侧下降更多;在听力损伤耳侧,YUCHL组大鼠和AUCHL组大鼠的声源定位成功率均接近机会水平,无显著的组间差异;在听力正常耳侧,AUCHL组大鼠的声源定位能力优于YUCHL组大鼠。该结果提示,单侧传导性听力损伤发生在幼年时期比发生在成年时期对声源定位的破坏更大。该结果与在猫头鹰和雪貂上发现的对异常双耳听觉的适应现象(即在单耳听力损伤后,动物能利用新的声源定位线索学会新的声源定位策略)有显著的不同,该结果提示,对异常双耳听觉的适应现象可能不适合于所有动物。2.在四组大鼠的初级听皮层,我们分别记录了听神经元对来自大鼠前方听空间不同水平方位声刺激反应的放电数和潜伏期,根据听神经元对声源水平方位的调谐曲线分析了神经元对声源水平方位的偏好特性、选择性和敏感性。我们发现,YCon组和ACon组大鼠听皮层神经元主要偏好来自其对侧水平方位的声刺激,在对声源水平方位的偏好特性、选择性和敏感性等均无显著的组间差异。与同龄对照组大鼠相比,在听力损伤耳对侧的听皮层,单侧传导性听力损伤导致了YUCHL组和AUCHL组具有对侧偏好特性的神经元比例下降、以及神经元对声源水平方位的选择性和敏感性的下降;同时,也导致了具有同侧偏好特性(偏好听力正常耳侧声源)的神经元比例的升高,在YUCHL组这个比例的升高比在AUCHL组更多。此外,AUCHL组神经元对声源水平方位的选择性和敏感性比YUCHL组神经元差。在两个对照组,群体神经元对来自对侧水平方位声刺激反应的平均潜伏期相对较短,对来自同侧水平方位声刺激反应的平均潜伏期相对较长;与之相反,YUCHL组神经元对来自其对侧(听力损伤耳侧)水平方位声刺激反应的平均潜伏期相对较长,而对来自其同侧(听力正常耳侧)水平方位声刺激反应的平均潜伏期要短;AUCHL组神经元对分别来自其对侧和同侧水平方位声刺激反应的平均潜伏期无显著差异。这些结果表明,传导性听力损伤显著影响了初级听皮层神经元对声源水平方位的正常调谐,其影响效果随出生后单侧传导性听力损伤发生的时期的不同而不同。3.用免疫组织化学方法,我们在四组大鼠听皮层上观察了小清蛋白免疫阳性神经元的密度、以及表达AMPA受体亚单位GluR2的神经元的密度,结果发现,与同龄对照组大鼠相比,单侧传导性听力损伤对YUCHL组和AUCHL组大鼠听皮层上小清蛋白阳性神经元的密度均未产生显著影响,对YUCHL组和AUCHL组大鼠听皮层上表达AMPA受体亚单位GluR2的神经元的密度也均未产生显著影响。本论文首次在自由声场条件下在单细胞水平研究了出生后不同时期的的单侧听力损伤如何影响听皮层神经元对声源水平方位的调谐,研究结果为理解出生后不同时期的单侧传导性听力损伤对声源定位的影响提供了一种可能的神经机制,为进一步理解单侧慢性中耳炎或其他因素导致的单侧传导性听力损伤对听觉系统功能影响的机理提供了重要的实验证据。
【图文】：

1.1 大鼠的分组及其在出生后至行为学训练前不同时期的听觉经HL group：幼年单侧传导性听力损伤组；YCon group：幼年对照组；AUCHL 导性听力损伤组；ACon group：成年对照组。P14,、P57、P74、P117 分别第 14、57、74、117 天。传导性听力损伤手术鼠腹腔注射戊巴比妥钠（剂量：50mg/kg 体重），将其麻醉后用恒

图 1.2 大鼠单侧传导性听力损伤手术前和手术后的中耳照片图 A，手术前可见完整的鼓膜和锤骨；图 B，手术后鼓膜和锤骨被损毁。1.2.4 声源定位的行为学测定1）声刺激 饮水奖励的条件反射的建立首先训练大鼠建立声刺激和饮水之间的联系，为下一步进行声源定位的学测量做准备。该训练在隔音训练箱内进行，训练箱内安装有给予声刺激的观察大鼠行为的摄像头、照明灯、以及警示灯。在隔音箱的中间放置一个整整理箱的一侧安装水嘴供大鼠饮水，水嘴通过软管和电磁阀与饮水瓶相连。控制训练箱外的电磁阀来控制给水的量和时机。在训练大鼠建立声音与饮水奖励之间的联系前，大鼠禁水 24 小时。然大鼠置于隔音训练箱内的整理箱内，通过摄像头观察并记录动物的行为。声
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q429.8

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘锦峰;戴金升;王宁宇;;人声源定位机制及其临床评估[J];听力学及言语疾病杂志;2018年02期

2 郭业才;马伟伟;朱赛男;;基于混沌人工蜂群优化的声源定位算法[J];系统仿真学报;2017年06期

3 刘一鼎;;关于声源定位及运动状态测定的研究[J];中学生数理化(学习研究);2017年12期

4 李嘉;张国庆;段生许;黄海莲;;基于传声器阵列的声源定位技术的应用[J];环境工程;2012年S1期

5 蒋婷;刘建平;;基于麦克风阵列声源定位的发展历程及关键技术[J];科技资讯;2011年35期

6 林运;杨卫东;朱晓天;;声源定位法在柴油机噪声控制中的应用[J];柴油机设计与制造;2007年01期

7 董洪光;李新光;;二维声源定位算法仿真[J];电子测量技术;2004年02期

8 徐彦廷,李伟,戴光,孙茂成,于江林;声源定位问题研究及误差分析[J];无损检测;1999年05期

9 向兵;刘敬彬;;基于单片机的声源定位设计[J];科学技术创新;2018年31期

10 周利;刘庆华;;一种基于区域收缩的分布式声源定位方法[J];桂林电子科技大学学报;2016年01期

相关会议论文 前10条

1 张普芬;陈华伟;;改进的非参贝叶斯室内声源个数估计方法[A];2018年全国声学大会论文集 K语言声学与语音信号处理[C];2018年

2 原晶晶;;3-7岁正常儿童声源定位能力的研究[A];2010全国耳鼻咽喉头颈外科中青年学术会议论文汇编[C];2010年

3 李元首;张伟;陈宝;张雪;周国成;;模拟汽车运动声源定位技术研究[A];2017汽车空气动力学分会学术年会论文集[C];2017年

4 许思为;李伟鹏;马威;;基于压缩感知的声源定位高效高分辨率算法[A];第十届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2018年

5 魏龙;张忠;秦朝红;黎敏;刘振皓;郭静;;气动测试中强气流背景噪声下的声源定位方法[A];北京力学会第二十四届学术年会会议论文集[C];2018年

6 丁建策;郑成诗;李晓东;;双耳相干混响比加权的声源定位算法[A];中国声学学会2017年全国声学学术会议论文集[C];2017年

7 李倩倩;阳凡林;张凯;;不确定海洋环境下多声源定位算法研究[A];2017中国西部声学学术交流会论文集[C];2017年

8 李盼;郭建中;;声源定位的噪声适应性研究[A];2017年西安-上海声学学会第五届声学学术交流会议论文集[C];2017年

9 刘哲;陈日林;罗伦楷;滕鹏晓;杨亦春;;探测距离对声源定位精度的影响[A];泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2010年

10 黄益旺;杨士莪;吕钱浩;;基于时延的匹配场声源定位[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年

相关重要报纸文章 前3条

1 本报记者 周腾;云知声聪聪AI:软硬件深度融合[N];通信产业报;2019年

2 本报记者 李丽云 通讯员 陈淑娟 金声;声音变产品 智慧广场舞不再扰民[N];科技日报;2018年

3 新城;小声音 大前景[N];计算机世界;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 秦艳华;基于麦克风阵列的声源定位技术研究[D];北京邮电大学;2019年

2 王秀文;单侧传导性听力损伤对大鼠声源定位和听皮层神经元对声源水平方位调谐的影响[D];华东师范大学;2019年

3 阚阅;基于多基阵传声器阵列的被动式声源定位研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

4 钟迪;管道内热声源定位的理论与实验研究[D];清华大学;2016年

5 黄益旺;浅海远距离匹配场声源定位研究[D];哈尔滨工程大学;2005年

6 陈韶华;海洋声源信息获取与传输技术研究[D];西北工业大学;2006年

7 周悦;信息理论准则下的匹配场声源定位[D];浙江大学;2015年

8 杨志国;马尔可夫状态—空间模型下的声源定位与跟踪[D];浙江大学;2013年

9 韩闯;水下运动声源定位及复杂噪声源分离量化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2015年

10 吕晓玲;基于听觉信息的机器人声源定位技术研究[D];河北工业大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 李伟;基于麦克风阵列的声源定位算法研究[D];武汉工程大学;2018年

2 李威燃;基于移动机器人平台的声源定位技术研究[D];浙江大学;2019年

3 田克权;单全息面声源识别和声场分离方法研究[D];西安理工大学;2019年

4 马晓峰;复杂声源分离方法研究[D];哈尔滨理工大学;2019年

5 李均浩;基于时延估计的机电设备故障声源定位[D];上海电机学院;2019年

6 钱伟杰;声源定位的原理与方法研究[D];中国科学技术大学;2019年

7 张岁岁;麦克风阵列下互相关函数分类的声源定位算法研究[D];太原理工大学;2019年

8 李若男;深海多垂直阵目标被动定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2019年

9 李运炅;基于波束形成技术的运动声源识别方法研究[D];安徽大学;2019年

10 傅栋林;基于高精度波束形成算法结合伞型阵列的三维声源识别定位[D];浙江工业大学;2018年

，

本文编号：2665036