报告人：Dr. Israel Nelken

整理人：王原野

审核人：罗欢

2017年10月19日，希伯来大学-北京大学神经科学联合论坛在北京大学王克桢楼1113室举行。作为开场报告，来自希伯来大学的Israel Nelken教授阐述了他在听觉刺激特异性适应现象的研究工作。Nelken教授首先介绍了什么是stimulus-specific adaptation（SSA），接下来阐述了与其相关的行为研究以及基于细胞钙离子响应的相关神经机制。

一 刺激特异性适应现象

Nelken教授在大鼠的听皮层记录大鼠细胞对于不同听觉刺激的响应。实验中刺激材料分为两种形式：标准刺激（standard）和变异刺激（deviant），两种刺激分别为两组具有不同频率的纯拼音，其中标准刺激出现的频率密集，时间间隔均匀且规律，占全部刺激比例的95%。而变异刺激则不规则地穿插在标准刺激中间，间歇性无规律地出现，占全部刺激的5%。如果大鼠的听皮层具有对不同刺激特异性的适应现象，那么大鼠的听皮层细胞对于两种刺激的响将有所区分，且由于标准刺激的出现更加密集和规律，大鼠对于标准刺激的响应幅值应当低于对于变异刺激的响应。而实验结果正好支持了这一假设。当实验室交换两种刺激的频率，发现结果并不受影响，因此这种适应性是不受频率本身特性干扰的。此外，后续实验中，研究者还加入了两种刺激个占50%的条件，结果显示在这种条件下，大鼠细胞响应的幅值处于之前两种刺激（95%和5%）中间，也进一步表明了大鼠听皮层细胞对于刺激具有特异性适应的功能。此外，综合前人的研究，发现这种刺激特异性适应(SSA)几乎分布于整个听觉通路，除了耳蜗以外的部分都有所涉及，最终在听皮层达到了范围最大，最稳定的效果。

二 刺激特异性适应现象与行为的相关

前人对于SSA的研究基本上是针对麻醉大鼠，采用中性刺激。Nelken教授等人进一步探究清醒大鼠在面对与行为相关的具有意义的复杂刺激时，是否仍然表现出刺激特异性适应。他们利用经典的条件反射范式，分别将danger和safety（两个词语的能量和频谱经过控制，并无显著差异）作为条件刺激cs+和消退刺激cs-，然后分别在大鼠建立恐惧条件发射前和条件反射后对大鼠进行测试，记录大鼠听觉皮层对于safety和danger两个复杂词语（一个作为标准刺激一个作为变异刺激）的反应。结果显示，大鼠听皮层的细胞对于CS-的SSA增强了，而对于CS+的SSA减弱了。这一发现与他们使用纯频音作为刺激的结果相同，这表明大鼠的听皮层对于复杂刺激也具有特异性适应，从某种意义来说大鼠可以“听懂”有行为意义的“人话”。

三 变异刺激引发的SSA时间上更持续

他们进一步记录大鼠细胞的钙离子响应来探究SSA神经机制，发现，相对于标准刺激，变异性刺激会使大鼠的细胞产生持续性的钙离子高幅值响应，而这种响应更多的发生在高级听皮层，涉及到更为广泛区域，并且这种响应在时间上更持续。研究者们认为这可能与在人类研究中发现的和新异刺激（odd ball）相关的失匹配负波有一定的相似性。

四Q&A

Q1：为什么在进行条件反射的测试条件时更换了箱子

A：为了排除掉箱子本身可能产生的影响

Q2：对于变异刺激的持续性响应是否可能表明了不同脑区间的联合作用，表示某种联结网络？

A：很有可能，但是我们目前还没有确切的证据可以说明这点，需要全脑记录。

参考文献

Hershenhoren, I., Taaseh, N., Antunes, F. M., & Nelken, I. (2014). Intracellular correlates of stimulus-specific adaptation. Journal of Neuroscience, 34(9), 3303-3319.

Nelken, I. (2014). Stimulus-specific adaptation and deviance detection in the auditory system: experiments and models. Biological cybernetics, 108(5), 655-663.