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目的：复杂声音中音高和音色的神经表征先前多采用合成的、受控的刺激进行研究，以探究其潜在编码机制。这些研究提供了关于单一声音属性如何在下丘（IC）中表征的信息；下丘是听觉通路中的关键枢纽，神经元对刺激的周期性和频谱形状敏感，分别由此形成对音高和音色的表征。然而，对于同时具有音高和音色属性的自然声音（如乐器声音）在下丘中的表征方式，仍存在认识缺口。方法：本研究在清醒兔的下丘中进行胞外记录，响应不同基频（F0）的自然乐器刺激，以确定乐器身份（音色）和基频（音高）如何在下丘神经元中表征。结果：利用用于乐器识别的解码模型，我们发现，乐器身份被具有不同放电率和时间特征的神经元群体以冗余方式编码。基于单神经元放电率响应训练的解码模型进行F0识别的效果较差，但神经元群体的放电率响应包含足够信息，能够可靠识别F0。F0信息也可在单神经元时间响应中编码，最高可达196 Hz。基于神经元群体时间响应的F0识别在约900 Hz以内较为准确，但在高F0时准确率下降。对于基于对F0重叠的双簧管和巴松管刺激响应来识别F0的任务，与基于单一乐器响应的F0识别相比，性能有所下降。结论：该结果支持音高和音色信息在下丘中联合编码的假设。
目的：先前关于复杂声音中音高与音色神经表征的研究，主要采用合成的、受控的刺激来探究其潜在编码机制。这些研究提供了关于声音单一属性如何在下丘（inferior colliculus, IC）中被表征的信息。下丘是听觉通路中的关键枢纽，其中神经元分别对刺激的周期性和频谱形状敏感，从而产生对音高和音色的表征。然而，对于同时具有音高和音色属性的自然声音（如乐器声音）如何在下丘中被表征，目前仍存在认识上的空白。
方法：本研究在清醒兔的下丘中进行细胞外记录，记录其对基频（F0）变化的自然乐器刺激的反应，以确定乐器身份（音色）和F0（音高）如何在下丘神经元中被表征。
结果：利用用于乐器识别的解码模型，我们发现乐器身份在一组具有多样化放电率和时序特征的神经元群体中被冗余编码。利用基于单神经元放电率反应训练的解码模型进行F0识别时，性能较差；但放电率反应的群体活动包含足够的信息，能够可靠地识别F0。F0信息也被编码在单神经元的时间反应中，编码范围可达196 Hz。基于群体时间反应进行F0识别在约900 Hz以内是准确的，但在较高F0时准确性下降。在一项任务中，基于对双簧管和巴松刺激（其F0存在重叠）的反应来识别F0时，其表现相比于基于单一乐器反应进行F0识别有所下降。
结论：这一结果支持了音高和音色信息在下丘中被联合编码的假设。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.09.743816v1?rss=1
🏷️ 下丘 音高编码 音色表征 乐器声音 神经群体编码
来源出处