Сетевой резонанс и слуховая устойчивая реакция: механизмы и исследования

Введение

Устойчивые реакции возникают, когда периодические стимулы в окружающей среде вызывают стабильную, стереотипную активность в сенсорных сетях. Эти реакции являются высоко ритмичными, так что предсказуемые колебания напряжения, соответствующие частоте периодического стимула, возникают и мало изменяются по фазе и амплитуде. Например, последовательность щелчков, подаваемых со скоростью 20 щелчков в секунду, вызывает слуховую устойчивую реакцию (ASSR) на частоте 20 Гц в электроэнцефалограмме (ЭЭГ).

Терминология и применение

ASSR также известна как слуховой устойчивый вызванный потенциал (SSEP), реакция следования огибающей (EFR) и реакция следования амплитудной модуляции (AMFR). Благодаря простоте проведения неинвазивных записей ЭЭГ, ASSR стала потенциальным биомаркером для выявления изменений нейронной функции при шизофрении, аутизме, биполярном расстройстве, синдроме дефицита внимания и гиперактивности, а также болезни Альцгеймера.

Методы исследования

Для изучения локальных механизмов, лежащих в основе большой ASSR на 40 Гц амплитудно-модулированные (АМ) звуки, мы провели записи ЭЭГ с черепа и локального полевого потенциала (LFP) в первичной слуховой коре (A1) у крыс во время предъявления тонов с амплитудной модуляцией на частотах 20, 30, 40, 50 и 80 Гц.

Результаты

40 Гц АМ тоны вызывали наибольшую ASSR в ЭЭГ, записанной над слуховой корой, и в LFP, записанном в каждом слое коры A1. Большая ASSR в ЭЭГ на 40 Гц АМ тоны не была связана с большей мгновенной амплитудой сигналов или с лучшим фазовым согласованием LFP между слоями коры. Вместо этого она была результатом уменьшенной вариабельности задержки (или улучшенной временной согласованности) реакции на 40 Гц.

Обсуждение

Статистические модели показали, что сигнал ЭЭГ лучше всего предсказывался LFP в самых поверхностных или глубоких слоях коры, что указывает на координацию ASSR глубокими слоями. В целом, наши результаты показывают, что вовлечение неоднородных, но более временно согласованных ответов по слоям A1 лежит в основе большей ASSR на амплитудно-модулированные тоны на частоте 40 Гц.

Заключение

Это исследование проливает свет на механизмы, лежащие в основе резонансных реакций в слуховой коре, и может иметь важное значение для понимания нейронных основ различных психических расстройств.