（神经生物学专业论文）小鼠下丘神经元对声音刺激频率和强度的时间反应特性.pdf

博士学位论文 小鼠下丘神经元对声音刺激频率 和强度o , jb , - i 间反应特性 博士研究生：谭晓东 指导教师：肖中举教授 摘要 哺乳动物的听觉有着令人难以置信的能力。高度的灵敏度，高度的精确性， 亚毫秒级的快速反应能力及1 0 6 数量级的动态听觉范围，在听觉系统中达到了完 美的统一。然而产生或者维系这些似乎难以兼顾的能力的听觉中枢信息处理机 制，尤其是基本的编码机制却一直不清。这集中体现在大量以动作电位发放数 ( s p i k ec o u n t s ，s c ) 和或以第一个动作电位延时( f i r s ts p i k el a n t e n c y ， f s l ) 来表征声音参数的研究中，究竟谁编码了声音信息，或者说他们分别编码了声 音信息的哪些参数，至今未见统一的标准。此外，s c 及f s l 均受多个声音刺激 参数的影响。这些参数之间是否存在相互关系，听觉神经元又是如何编码和携 带这些不同的信息，这些方面的工作目前也少见相关的报道。 本研究主要包括两方面内容：一是系统地比较s c 和f s l 表征声音频率和强 度时的精确性和稳定性，以确定哪个参量更适合作为声音刺激的编码机制及参 量间的相互关系；二是在确定能更好地表征声音刺激参数的参量后，进一步研 究其表征的声音参数( 频率和声强) 之间的相互关系，以探讨f s l 作为听觉中 枢编码的可能机制。 声音信息的编码机制在对听觉功能和机制的研究中占重要地位。如上所述， 有两个参量通常用来作为听觉中枢神经元对声音频率和强度编码的可能机制， 一个是s c ，也叫发放率，另一个是f s l 。听觉神经元的s c 一强度曲线可分为三 种类型：单调型( s c 随着刺激幅度的升高而增加) ，非单调型( 发放率先随着刺 中文摘要 激幅度的升高而增加，到一定水平后又随着幅度的进一步升高而减少) ，饱和型 ( s c 随刺激幅度的升高而增加，当增加至某一水平后不再随幅度的升高而变化 而呈平台状) 。这三种类型的强度发放率曲线在听觉传导通路的各级中枢，如耳 蜗核，上橄榄复合体，下丘，内侧膝状体，听皮层都可记录到。f s l 一般都随着 刺激幅度的升高而缩短。但也有例外的报道发现f s l 可有不规则变化，如随着 刺激幅度的升高而延长( p a r a d o x i c a ll a t e n c y ) ，或者f s l 并不随着刺激幅度的 改变而改变而呈现出稳定延时( c o n s t a n tl a t e n c y ) 。 用s c 对刺激声音的频率作图，可得到倒“v 字型的呈单峰状的功能曲线。 引起神经元最大发放数的频率定义为该神经元的最佳频率( b e s tf r e q u e n c y ，b f ) 。 不同刺激强度下的发放数一频率曲线和b f 都是相对可变的，特别是当刺激强度 较大的时候：而且b f 通常也并不和特征频率( c h a r a c t e r i s t i cf r e q u e n c y ，c f ) 重 叠，这一现象在声刺激强度在阈强度以上l o d b 时尤为显著。f s l - 频率曲线的形 状与发放率一频率曲线恰恰相反，呈正“v 字型，其延时最短处所对应的频率 往往就是该神经元的特征频率或在特征频率的附近，且随着刺激频率和c f 之间 的差距增加，f s l 也越来越长，且频率相差越大，f s l 延长的幅度也越大。但这 两个参数中，哪个作为对声音的频率和强度编码的机制更合适目前并不清楚， 一直以来，对它们之间和声音刺激的强度和关系的系统比较研究也鲜有报道。 我们在小鼠下丘用在体细胞外记录的方法记录了听觉神经元对声音刺激的 反应。将一约1 5c m 长的平头金属钉用齿科水泥竖直粘在小鼠头骨表面，将动 物置于一泡沫塑料制成的模子中用弹性绷带立体固定好，模子悬吊于一个支架 上。保持动物双耳不被遮挡以接受自由声场的声刺激。在下丘部位的头骨上开 孔，暴露下丘部位的脑组织。通过t u c k e r - d a v i st e c h n o l o g i e s 系统3 来产生短纯 音作为声刺激，其时程( d u r a t i o n ) 为5 0 m s ，上升一下降时间( r i s e f a l lt i m e ) 为 5 m s 。扬声器固定在动物头部正前方3 0c m 处，通过计算机用b r a i n w a r e 软件控 制和改变声刺激的强度和频率。 用玻璃微电极进行细胞外记录，记录结果用t d t3 采集和分析。在下丘听 神经元根据其动作定位的发放被找到和分离出来后，通过改变短纯音声刺激的 n 博士学位论文 频率和强度以确定该神经元的c f 和最小阈值( m i n i m u mt h r e s h o l d ，m t ) 。接着 用不同的频率强度( f r e q u e n c y a m p l i t u d e ，f a ) 进行声刺激扫描( f as c a n ) 。 声音刺激诱发的动作电位的波形，数目和峰电位的时间特性被电脑采集并整理。 记录过程中，可同时用b r a i n w a r e 软件监测s c 水平，频率，刺激后放电直方图 ( p o s t s t i m u l u st i m eh i s t o g r a m s ，p s t h ) ，动作电位波形。在以上记录的基础上， 再对数据进一步分析，对神经元的s c ，f s l 和频率及幅度的关系进行作图，并 拟合分析s c 及f s l 的标准差( s t a n d a r dd e v i a t i o n ，s d ) 和变异系数( c o e f f i e n to f v a r i a t i o n ，c v ) 与频率和幅度的关系。 我们共记录了1 6 3 个下丘听觉神经元。数据分析处理的结果显示：1 ) 从两 者和声音刺激强度的对应关系来看，s c 一强度关系曲线呈多型性，2 1 个( 占总 数1 3 ) 呈单调型，4 9 个( 占总数2 9 ) 呈饱和型，9 5 个神经元( 占总数5 8 ) 呈非单调型。而f s 卜强度关系曲线更为一致，表现为f s l 随着声强的增加而 缩短，且未发现有异相神经元( 声强增加到一定幅度后，f s l 反而随声强的进一 步增加而延长) 或恒定延时神经元( 声强增加到一定幅度后，f s l 不再随声强的 进一步增加而缩短) ；2 ) 我们用o n e w a ya n o v a 法检测了每个神经元所有相邻 两个幅度之间的反应( s c 或f s l ) 是否有显著差异。在神经元s c 幅度曲线中 仅有少数( 2 3 个) 相邻数据点之间呈显著差异( 见正文中图2 3 a 1 ，b 1a n dc 1 和表2 3 a ，b 和c ) ，而f s l 幅度曲线中，大部分相邻的数据点都有显著差异 ( f 值分别为1 3 4 9 ，2 1 2 2 及3 3 6 7 ；p 值均小于0 0 0 0 1 ) 。对s c 频率曲线和 f s l 频率曲线的分析也得到了相似的结果。以上分析显示，以f s l 表征的声音 频率和强度其分辨率比以s c 表征时要高；3 ) 为进一步比较c v s c 和c v f s l ，我 们对每个神经元都作出其比较图。所有神经元均进行了f s l 的c v 指数( ，n l ec v i n d e xo f f s l ， c v i f s l 。指在同一神经元上，对幅度或频率做功能曲线，其位点 的数量和所有位点的数量的比值) 的分析。在1 6 3 个神经元中，各有1 5 1 个( 9 3 ) 神经元在其特征频率下对不同声强反应，或在c v 声强曲线交叉点的声强下对不 同频率反应，其c v i f s l 大于o 5 ，且低声强时c v f s l 值低于c v s c ：4 ) 以m t 修 正后的幅度( m t + ) 表示，在m t + 5 ，+ 1 0 ，+ 2 0 ，+ 6 0 的幅度时，s c 的b f 与 i i i 中文摘要 c f 相等( 在5 0 0 h z 的范围内) 的神经元比例分别是8 5 ( 1 3 8 1 6 3 ) ，5 0 ( 8 0 1 6 0 ) ，3 2 ( 4 6 1 4 4 ) 及1 2 ( 6 5 2 ) ：而f s l 的b f 与c f 相等的神经元比 例分别是9 9 ，8 9 ，8 5 及2 1 。即神经元的调谐曲线中，任何声强下b f 和 c f 相等的神经元所占比例均是f s l 多于s c ，且对于f s l 和s c ，这一比例都随 刺激强度的增加而减小。 综上所述，我们对s c 和f s l 表征声音频率和强度时的精确性和稳定性进行 系统比较的结果表明，s c 和f s l 应是互相独立的，它们可能分别代表了声音刺 激的不同参数。从小鼠下丘听觉神经元的反应和刺激声音的强度和频率关联看 来，较之s c ，f s l 更加精确和稳定，能更好地表征刺激声音的频率和幅度。 听觉系统外周( 耳蜗) 的工作原理相当于多个相互叠加的带通滤波器，由 基底膜底部到顶部响应的频率由高到低顺序排列。这种在基底膜不同部位表现 出来的频率选择性分布被称为耳蜗拓扑地形( c o c h l e a o t o p o g r a p h i c ) 组构。与基 底膜相对应，听觉通路的各级中枢也都存在着神经元c f 或b f 的拓扑结构 ( t o n o t o p i cs t r u c t u r e ) 。 神经系统信号处理过程中有几个基本原则，包括信息处理的等级假说，即 初级中枢只能完成简单的信号加工，复杂的信息处理在高级中枢完成；及平行 的信息处理假说，即感觉系统从外周到中枢有许多并列的信息传递通路，表现 出高度有序的拓扑结构，具有能提取不同特征、处理不同信号的功能。平行级 层投射( p a r a l l e l h i e r a r c h i c a l ) 假说也被用来解释听觉系统对信号的处理过程， 各级中枢的频率拓扑结构被认为是其结构基础，但这一假说尚缺乏直接的实验 证据。为支持这一假说，需要证明听觉神经元有来自基底膜的滤波特性，即一 个神经元对任何频率的声音刺激的反应均由与c f 相关的频率决定或声音的共振 频率决定，而且，该神经元的滤波特性应自基底膜传递而来。但目前为止对此 未见研究。 根据上述f s l 和s c 对声音频率和强度的表征的比较，我们采用f s l 作为 表征，分析了神经元对c f 和对其他频率声刺激的反应之间的关系。实验方法包 i v 博士学位论文 括手术，声刺激及数据记录等，与上述大致相同。在记录到单峰神经元( 即反 应一频率曲线呈单峰状) 并确定其c f 和m t 之后，进行f a 扫描，频率变化 范围为c f ：t ：5k h z ，步阶为1 或0 5k h z 。得到的m t ，c f ，s c ，f s l 分别对频 率及幅度作图，再进一步进行拟合、计算斜率并作出斜率对c f 及m t 的分布图 等处理。 实验中我们记录到5 7 个单峰神经元，分析处理的结果显示，1 ) 当声音的 上升时间、相位及其他参数固定时，神经元对刺激反应的f s l 可精确地表征刺 激的频率和幅度，f s l 幅度曲线符合指数方程，可根据p i e m n s 经验法贝j ( p i e r o n s e m p i r i c a ll a w ) 很好地进行拟合( 拟合后的r 2 值范围为0 9 1 7 到0 9 9 8 之间) ，并 且非特征频率声刺激引起的f s l 幅度曲线和特征频率声刺激引起的f s l 幅度曲 线相一致。2 ) 下丘单峰神经元显示出滤波特性，表现在不同频率下的f s 卜声 强曲线基本相似。当f s l 相对于经c f 同一化( n o r m a l i z e ) 后的有效声强( 即相 当于c f 的声强减去一个固定值) ( ) 作图时，所有频率下的f s l 幅度曲线都可 以重合，此结果与单个滤波器的工作原理非常一致( 详细公式推导见正文) 。因 此，下丘神经元的这种滤波特性应该来自于基底膜的同一点而不是多个点( 即 其他频率位点) 。3 ) f s l 对声强的传递特性可通过一个指数常数来描述，此常数 在高阈值神经元中较大，而与c f 无关( 相对于c f 作线性回归时，r = 0 0 0 4 2 ) 。 我们的研究结果提示：当使用f s l 作为表征时，在听觉高级中枢的神经元 显示出对应于基底膜某一点的滤波特性，这种对应性通过基底膜的滤波特性实 现，即任何频率下的刺激幅度均可转换成相对于共振频率或特征频率的有效幅 度，即对应于基底膜的振幅。因此，我们的研究结果为听觉系统平行级层投射 的信号处理方式的假说提供了实验证据。此外，上述结果还提示：当其他刺激 参数如上升时间，相位等固定不变时，神经元反应的延时可同时表征声音刺激 的幅度和频率。 关键词：发放率；神经元；听觉系统；时间编码 v 博士学位论文 l e m p o r a lr e s p o n s eo la u d i t o r y p 一 _ n l - f r e q u e n c y a n d a m p l i t u d eo fa c o u s t i c s t i m u l u sl nl n i e r i o rc o i l i c u l u so lm l c e 1 nl l p h dc a n d i d a t e ：x i a o d o n gt a n a d v i s o r ：p r o f z h o n g j ux i a o a b s t r a c t t h ea u d i t o r ys y s t e mo fm a m m a l sh a sm a n yu n b e l i e v a b l ea b i l i t i e s i ti n t e g r a t e s p e r f e c t l yt h eh i g hs e n s i t i v i t y , h i g ha c c u r a c y , q u i c kr e s p o n s i b i l i t yw i t h i nm i l l i s e c o n d s o re v a r ll e s s ，a n d10 0l e v e lo fd y n a m i cr a n g eo fd e t e c t a b l es o u n da m p l i t u d e n e v e r t h e l e s s ，t h em e c h a n i s m so fs i g n a lp r o c e s s i n go fa u d i t o r ys y s t e m ，w h i c hs h o u l d h a v eg i v e nr i s et oo ra tl e a s tm a i n t a i n e dt h e s es e e m i n g l yu n c o n c o m i t a n ta b i l i t i e s ，a r e s t i l lu n c l e a r , e s p e c i a l l yt h eb a s i cc o d i n gm e c h a n i s mo fa u d i t o r ys y s t e m t h i s u n c e r t a i n t yi sd e m o n s t r a t e db yt h en u m e r o u ss t u d i e sf o c u s e do nt h er e p r e s e n t i n go f a c o u s t i cp a r a m e t e r sb ys p i k ec o u n ta n d o rs p i k et i m e ，n oc o n s i s t e n tc r i t e r i ao fw h i c h o n ei st h ed o m i n a n tc o d i n gm e c h a n i s m ，o rw h i c hp a r a m e t e ri sc o d e db yw h i c ho n eo f t h e s et w oc a n d i d a t e s f u r t h e r m o r e ，b o t l ls ca n df s lw e r ea f f e c t e db yv a r i o u s a c o u s t i cp a r a m e t e r ss u c ha sf r e q u e n c y , a m p l i t u d e ，r i s e - f a l lt i m e ，d u r a t i o n ，p h a s e ，e t c s o ，w h e t h e rt h e r ea r ea n yr e l a t i o n s h i p sw i t h i nt h e s ep a r a m e t e r s ，w h a t st h ep o s s i b l e m e c h a n i s m su n d e r l i n gt h ec o d i n go rr e p r e s e n t i n go fd i f f e r e n tp a r a m e t e r sw i t h i no n e m e c h a n i s m ，t h e s es t u d i e sa r ea l s os c a r c e s ot h ep u r p o s eo f0 1 1 1 s t u d yi sm 她f i r s t , t oc o m p a r es y s t e m a t i c a l l yt h e r e p r e s e n t a t i o no fa c o u s t i ca m p l i t u d ea n df r e q u e n c yb ys ca n df s l ，t od e t e r m i n e w h i c ho n ei sm o r ep r e c i s ea n ds t a b l et ob et h ep o s s i b l ec o d i n go fa c o u s t i cs t i m u l a t i o n p a r a m e t e r , a n ds e c o n d ，t of u r t h e rs t u d yt h ep o s s i b l em e c h a n i s mu n d e r l i n gt h e t e m p o r a lc o d i n gb yi n v e s t i g a t i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e na m p l i t u d ea n df r e q u e n c y r e p r e s e n t e db yf s l a b s t r a c t s p i k ec o u n t s ( s c ) o r , s p i k er a t ea n df i r s ts p i k el a t e n c y ( f s l ) ，a r eb o t hu s e dt o e v a l u a t et h er e s p o n s e so fn e u r o n st oa m p l i t u d e sa n df r e q u e n c i e so fa c o u s t i cs t i m u l i t h es p i k ec o u n t f r e q u e n c yf u n c t i o n sa c r o s sa p o p u l a t i o no fa u d i t o r yn e u r o n sc a n b e d i v i d e di n t ot h r e et y p e s ：m o n o t o n i c ( t h es ci n c r e a s e sm o n o t o n i c a l l ya st h ea m p l i t u d e o ft h ea c o u s t i cs t i m u l u s i n c r e a s e s ) ，n o n - m o n o t o n i c ( t h ef n i n go fn o n m o n o t o n i c n e u r o n sf i r s ti n c r e a s e sa n dt h e nd e c r e a s e sw i t hf u r t l l e ri n c r e a s e si na m p l i t u d e ) ，a n d s a t u r a t e d ( t h es c a m p l i t u d ef u n c t i o nr e a c h e sap l a t e a u 诚n li n c r e a s i n ga m p l i t u d e ) t h e s et h r e et y p e sa r ef o u n da ta l m o s te v e r yc e n t r a la u d i t o r yl e v e l ，e g ，t h ec o c h l e a r n u c l e u s ，s u p e r i o ro l i v a r yc o m p l e x ，i n f e r i o rc o l l i c u l u s ，m e d i a lg e n i c u l a t eb o d y ，a n d a u d i t o r yc o r t e x f s lg e n e r a l l ys h o r t e n sa sa m p l i t u d ei n c r e a s e s h o w e v e r , p a r a d o x i c a l l a t e n c ys l l i 缸i n v o l v i n ga ni n c r e a s ei nf s lw i t hi n c r e a s i n ga m p l i t u d e a n dc o n s t a n t l a t e n c yc e l l st h a ts h o wam u c hs m a l l e rl a t e n c yc h a n g e 、) i ，i t l ls i g n a li n t e n s i t yo ra n i n d e p e n d e n c eo ff s lw i t hc h a n g i n ga m p l i t u d eh a v ea l s ob e e no b s e r v e d t h es co fan e u r o n , a saf u n c t i o no fa c o u s t i cf r e q u e n c y , t a k e st h ef o r mo fa n “u p s i d ed o w nv ”s h a p ef o rs i n g l ep e a k e dt u n i n gc u r v e s t h ea c o u s t i cf r e q u e n c yt h a t e v o k e st h eh i g h e s tr e s p o n s ei sd e f i n e da s t h eb e s t f r e q u e n c y ( b f ) b o t ht h e r e s p o n s e f r e q u e n c yc u r v ea n db fa r er e l a t i v e l yv a r i a b l e ，e s p e c i a l l ya th i g ha m p l i t u d e ， a n db fd o e sn o tg e n e r a l l yc o r r e s p o n d 埘t ht h ec h a r a c t e r i s t i cf r e q u e n c y ( c f ，t h em o s t s e n s i t i v ef r e q u e n c yo rf r e q u e n c ya tm i n i m u mt h r e s h o l d ) ，p a r t i c u l a r l yw h e nt h e a m p l i t u d e so f a c o u s t i cs t i m u l ia lem o r et h a n10d ba b o v et h et h r e s h o l d i nc o n t r a s tt o s c ，t h ef s l f r e q u e n c yf u n c t i o nt a k e st h er e v e r s ef o r mt ot h es p i k ec o u n t f r e q u e n c y f u n c t i o nr e s e m b l i n ga “vs h a p e ”，i nw h i c ht h es h o r t e s tf s li sa l w a y sa t , o rn e a rt h e c f , a n df s ll e n g t h e n sw i t ht h ei n c r e a s i n gd i f f e r e n c eb e t w e e nt h ef r e q u e n c yo f a c o u s t i cs t i m u l u sa n dt h ec f h o w e v e r , i ti su n c l e a rw h i c ho n eo fs ca n df s li s m o 代s u i t a b l ea sap a r a m e t e rf o re v a l u a t i n gt h er e s p o n s e so fn e u r o n st oa c o u s t i c a m p l i t u d e sa n df r e q u e n c i e s ，s i n c es y s t e m a t i cc o m p a r i s o n sb e t w e e ns ca n df s l t u n e d t od i f f e r e n ta m p l i t u d e sa n df r e q u e n c i e s ，a r es c a r c e b e s i d e s ，b o t l ls ca n df s lc a nb e a f f e c t e db ym a n yo t h e ra c o u s t i cp a r a m e t e r s i no u rs t u d y , a1 5 c m - l o n gn a i lw a sg l u e do n t ot h e d o r s a ls u r f a c eo fe a c h m o u s e ss k u l lw i t hd e n t a lc e m e n t t h ea n i m a lw a sh e l di nap o l y e t h y l e n e f o a m 博士学位论文 b o d y m o l dw i t ha ne l a s t i cb a n dh u n go v e ras t e r e o t a x i ca p p a r a t u s ，w h i c hw a sf i x e d o na l la n t i v i b r a t i o nt a b l ei nas o u n d p r o o fr o o m t h ea n i m a l sh e a dw a si m m o b i l i z e d b yf i x i n gt h en a i lt oas m a l lm e t a lr o dw i t hs c r e w s a2 x 2 i 1 1 2a r e ao no n es i d eo ft h e i cw a se x p o s e db yo p e n i n gt h es k u l la n dd u ma b o v et h ei c p u r et o n eb u r s t sw e r e u s e da sa c o u s t i cs t i m u l ia n dw e r eg e n e r a t e da n dd e l i v e r e du s i n gat u c k e r - d a v i s t e c h n o l o g i e ss y s t e m3 t h et o n eb u r s ts i g n a l sl a s t i n g5 0m se a c h 、析t l la5m s r i s e - f a l l t i m e p u r et o n eb u r s t sw e r ep l a y e db a c ku s i n gac o m p u t e r 、访t 1 1b r a i n w a r es o f t w a r e w h i c hc o n t r o l l e dt h ef r e q u e n c ya n da m p l i t u d eo fp u r et o n eb u r s t se i t h e rm a n u a l l yo r a u t o m a t i c a l l y e x t r a c e l l u l a rr e c o r d i n g sw e r em a d e 、) l ，i t i lg l a s sm i c r o p i p e t t e s ，a n dd a t aw e r e a c q u i r e da n dp r o c e s s e do n l i n ev v i t l lt d t3 t h ec fa n dm i n i m u mt h r e s h o l d ( m t d e f i n e da st h ea m p l i t u d eo ft o n eb u r s t sa tc fr e q u i r e dt oe l i c i tas p i k ef i r i n g p r o b a b i l i t yo f0 1 ) w e r ef i r s tm e a s u r e da p p r o x i m a t e l yb ym a n u a l l yv a r y i n gt h e f r e q u e n c ya n da m p l i t u d eo ft o n eb u r s t sa f t e ra ni cn e u r o nw a si s o l a t e d af r e q u e n c y a n da m p l i t u d e ( f a ) s c a nw a st h e np e r f o r m e di nw h i c hf r e q u e n c i e sw e r ev a r i e di nt h e r a n g e ，c f 士5k h z ，i n1 o r0 5k h zs t e p s t h ew a v e f o r m s ，n u m b e r sa n dt i m i n g so f s p i k e se v o k e db ya c o u s t i cs t i m u l iw e r ec o l l e c t e da n ds t o r e da sd a t as e t s t h ed a t a w e r em o n i t o r e dw i t l lr e s p e c tt os c - l e v e l ，f r e q u e n c yf u n c t i o n , p o s t - s t i m u l u st i m e h i s t o g r a m s ( p s t h ) ，s p i k es h a p e sa n df e a t u r es p a c ew i n d o wu s i n gb r a i n w a r e b a s e d o nt h e s ed a t a , s p i k ec o u n t so r 血瓯s p i k el a t e n c i e s ，a n dt h e i rr e s p e c t i v es t a n d a r d d e v i a t i o n s ( s d ) a n dc o e f f i c i e n t so fv a r i a t i o n ( c v ) w e r ep l o t t e da sf u n c t i o n so f a m p l i t u d ea n df r e q u e n c yi no f f l i n ep r o c e s s i n g t o t a l l y16 3i n f e r i o rc o l l i c u l u sn e u r o n sw e r er e c o r d e d a n dt h es y s t e m a t i c a l c o m p a r i s o no ft h ep r e c i s i o na n ds t a b i l i t y ( i e ，t h er e s o l u t i o na n dt h ec o e f f i c i e n t v a r i a t i o n , c v ) o fs c a n df s l f u n c t i o na sf r e q u e n c i e sa n da m p l i t u d e si nt h ei n f e r i o r c o l l i c u l u so fm i c ew e r em a d e t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ：1 t h es c a m p l i t u d ef u n c t i o n s w e r eo fd i v e r s es h a p e o f1 6 3n e u r o n s ，2 1 ( 1 3 ) w e r em o n o t o n i c ，4 7 ( 2 9 ) w e r e s a t u r a t e d ，a n d9 5 ( 58 ) w e r en o n - m o n o t o n i c n e v e r t h e l e s s ，t h ef s l - a m p l i t u d e f u n c t i o n sw e r ei nc l o s er e g i s t r a t i o n ，i nw h i c hf s ld e c r e a s e d 晰t l lt h ei n c r e a s eo f a m p l i t u d ea n dn op a r a d o x i c a l ( a l li n c r e a s e i nf s lw i t hi n c r e a s i n ga m p l i t u d e ) o r a b s t r a c t c o n s t a n t ( a l li n d e p e n d e n c eo ff s lo na m p l i t u d e ) n e u r o nw a so b s e r v e d ；2 w e e x a m i n e dt h ed i s c r i m i n a b i l i t y ( r e s o l u t i o n ) o fd i f f e r e n c e si na m p l i t u d eb a s e do nf s l a n ds c ，t h a ti s ，w h e t h e rt h er e s p o n s e st ot o n e so ft w on e i g h b o r i n ga m p l i t u d ew e r e s i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t , b yo n e - w a ya n o v a f o rs co n l y2o r3d a t ap o i n t sw e r e s i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t ( f i g 3a 1 ，b ia n dc 1 ，t h ea s t e r i s k sf o r t h eo p e nc i r c l e s ) f o r f s l ，h o w e v e r , m o s to ft h ed a t ap o i n t ss h o w e dd i f f e r e n c e s ( f i g 3a1 ，b 1a n dc 1 ，t h e a s t e r i s k sf o rt h ef i l l e dc i r c l e s ) s a m ea n a l y s i sw a sa p p l i e dt ot h ed i s c r i m i n a b i l i t yo f f r e q u e n c yb a s e do nf s la n ds c ，a n ds i m i l a rr e s u l t sw e r ea c q u i r e d b a s e do nt h e s e a n a l y s e s ，w ec o n c l u d e dt h a tt h ed i s c r i m i n a b i l i t y ( r e s o l u t i o n ) o fd i f f e r e n c e s i n a m p l i t u d ea n df r e q u e n c yb a s e do nf s la r eh i g h e rt h a nt h o s eb a s e do ns c ；3 t o c o m p a r ec v s ca n dc v f s l ，w ep l o t t e dt h e ma g a i n s te a c ho t h e rf o rs i n g l en e u r o n s t h e c vi n d e xo ff s l ( c v i f s l ) ，d e f i n e da st h er a t i oo ft h en u m b e ro ft h ep o i n t sa tw h i c h c v f s li ss m a l l e rt h a nc v s ct 0a l lt h eo b s e r v e dp o i n t so nt h ea m p l i t u d eo rf r e q u e n c y f u n c t i o n sw i t h i na ni n d i v i d u a ln e u r o n , w a sm e a s u r e df o ra l ls t u d i e dn e u r o n s o u to f 16 3r e c o r d e dn e u r o n s ，r e s p e c t i v e l y151 ( 9 3 脚n e u r o n sr e s p o n d i n gt o v a r y i n g a m p l i t u d e sa tt h en e u r o n s c f s ，o rr e s p o n d i n gt ov a r y i n gf r e q u e n c i e sa tt h ea m p l i t u d e o fw h i c ht h ec v s c - a n dc v f s l - a m p l i t u d ec u r v e si n t e r s e c t e d ，s h o w e dd i f s lg r e a t e r t h a n0 5 i no t h e rw o r d s ，f o rm o r et h a nh a l fo ft h eo b s e r v e dp o i n t sw i t h i no n en e u r o n ， c v f s lw a sl o w e rt h a nc v s c t h ec v