小鼠听觉皮层对结构化噪声中发声信号的表征

在嘈杂环境中高效处理复杂声学信号是听觉系统面临的一个基本挑战。本研究采用搭载高速钙指示剂 jGCaMP8m 的宽视场钙成像技术，考察小鼠听觉皮层对结构化噪声及其中嵌入的发声信号的皮层表征。结构化噪声的时频统计特性可加以控制，包括其时间方差和跨频率相关性。我们发现，结构化噪声可在整个听觉皮层引发具有复杂空间和时间特征的神经反应，这些反应反映了噪声的时频属性。我们鉴定出部分相互区别的噪声反应成分：与次级听觉区相比，噪声起始反应与初级听觉区表现出更强的重叠，而较晚出现的抑制成分则未表现出显著的初级—次级偏向。与安静背景相比，噪声存在时发声信号诱发的反应显著减弱，表现为起始反应幅度降低以及适应动态发生改变。通过解码分析，我们发现，随着先前噪声暴露时间的延长，发声信号的神经表征变得更加可区分。此外，还可根据神经群体活动重建结构化噪声的耳蜗图，其重建表现取决于刺激统计特性；尽管初级听觉皮层中的表现往往高于次级听觉皮层，但在两者中均保持了较高水平。这些发现表明，小鼠听觉皮层通过依赖于情境且呈空间分布的神经群体活动来表征噪声中的声学目标，而这种活动同时受到声学背景的统计结构和时间历史的塑造。

在嘈杂环境中高效处理复杂声学信号是听觉系统面临的一项根本性挑战。本研究采用搭载高速钙指示剂 jGCaMP8m 的广域钙成像技术，探究小鼠听觉皮层对结构化噪声及嵌入其中的发声信号的皮层表征。结构化噪声的时频统计特性可控，包括其时间方差和跨频率相关性。

我们发现，结构化噪声在整个听觉皮层引发了时空上复杂的神经反应，这些反应反映了噪声的时频特性。我们鉴定出部分相互区别的噪声反应成分：噪声起始反应与初级听觉区的重叠强于与次级听觉区的重叠，而较晚出现的抑制成分则未表现出显著的初级—次级偏向。与安静背景相比，噪声存在时由发声信号诱发的反应显著减弱，表现为起始反应幅度降低以及适应动力学发生改变。通过解码分析，我们发现，随着前置噪声暴露时间延长，发声信号的神经表征变得更加易于区分。此外，还可以从神经群体活动中重建结构化噪声的耳蜗图，其重建表现取决于刺激统计特性；总体而言，初级听觉皮层中的重建表现倾向于高于次级听觉皮层，但在两者中均保持了较高水平。

这些发现表明，小鼠听觉皮层通过依赖于情境且分布于空间多个区域的神经群体活动来表征噪声中的声学目标，而这种表征同时受到声学背景的统计结构和时间历史的塑造。

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🏷️ 小鼠听觉皮层 结构化噪声 发声信号表征 宽视场钙成像 神经群体解码 听觉情境依赖