蒲慕明/王立平发现了声音交流的神经元学术资讯

狨猴是高度社会化的非人类灵长类动物。它们表现出丰富的发声，但复杂的声音交流背后的神经基础在很大程度上是未知的。

2021年7月12日，中国科学院神经生物研究所蒲慕明及王立平共同通讯在National Science Review（IF=17.27）在线发表题为“Distinct neuron populations for simple and compound calls in the primary auditory cortex of awake marmosets ”的研究论文，该研究报告了狨猴 A1 中特定神经元群的存在，它们选择性地响应由同种狨猴发出的不同的简单或复合呼唤。这些神经元在空间上分散在 A1 内，但与那些对纯音有反应的神经元不同。当呼唤的单个域被删除或域序列被改变时，呼唤选择性响应显著减少，表明声音的全局而不是局部频谱 - 时间属性的重要性。当两个简单呼唤组件的顺序颠倒或它们的间隔延长超过 1 秒时，复合呼唤选择性响应也会消失。轻度麻醉在很大程度上消除了呼唤选择性反应。

总之，该研究结果证明了呼唤诱发反应之间广泛的抑制性和促进性相互作用，并为进一步研究清醒的非人类灵长类动物的声音交流背后的神经回路机制提供了基础。

狨猴被认为是研究复杂声音交流背后的神经基质的绝佳动物模型。先前对灵长类听觉系统的脑成像和电生理学研究表明，额叶颞叶的神经元表现出对复杂声音的高度偏好，而位于更多尾部区域（例如初级听觉皮层 (A1)）的神经元以其音调特性而闻名，神经元聚集在偏好特定频率的区域中。

除了频率偏好之外，A1 神经元还对声音的特定频谱 - 时间特征敏感，例如谐波、频率和时间调制。对麻醉狨猴 A1 的电生理研究检测到神经元对简单的 Twitter 呼叫做出选择性反应。然而，尚不清楚 A1 神经元是否可以选择性地响应所有自然呼唤，包括简单呼唤和复合呼唤，以及呼唤诱发的响应是否仅由于神经元对特定局部光谱 - 时间的敏感性声音的特征或需要各种声音组件的全局时间组织，例如复合呼唤中简单调用组件的序列和间隔。因此，重要的是同时记录同一狨猴中大型 A1 神经元群体的活动。这种记录需要在清醒状态下进行，因为已知麻醉会大大减少皮层中的神经元活动。

在这项研究中，通过急性加载 Ca2+ 敏感荧光染料 Cal-520AM，对未麻醉的狨猴中的大量 A1 神经元进行了双光子荧光成像。这种方法允许快速标记，比目前通过 GCaMP6 的基因表达可以实现的更大比例的神经元。使用这种方法，该研究已经在 A1 大量神经元的传统音调区域内确定了这些神经元对不同的同种简单和复合呼唤有选择性地响应，但对纯音不响应。

对复合呼唤选择性神经元的进一步研究表明，它们的反应对简单呼唤成分的序列和间隔、人声处理的特征很敏感。这些复合呼唤选择性反应仅针对自然发生的复合呼唤而不是人工构建的复合呼唤，并且被轻度麻醉完全消除。这些发现证实了在清醒狨猴的 A1 中存在大量的呼唤选择性神经元群，表明听觉系统早期的声音处理很复杂。

来源：iNature

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