Sensory SystemsSensory SystemsСенсорные системы0235-00923034-5936The Russian Academy of Sciences68213210.31857/S0235009225010056UUPQZBСЛУХОВАЯ СИСТЕМАResearch ArticleOn the role of the auditory critical bands in effects of stimulus-specific adaptation in the activity of primary auditory cortex neurons in awake miceО роли критических полос слуха в проявлении стимул-специфической адаптации в импульсной активности нейронов первичной слуховой коры бодрствующих мышейEgorovaM. A.ЕгороваМ. А.
Russian Federation
ema6913@yandex.ruAkimovA. G.АкимовА. Г.
Russian Federation
ema6913@yandex.ruKhorunzhyG. D.ХорунжийГ. Д.
Russian Federation
ema6913@yandex.ruSechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of the Russian Academy of SciencesИнститут эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук05042025391485503062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0235-0092/article/view/682132

The neurophysiological effects of stimulus-specific adaptation in the single neurons’ activity in the primary fields of the awake house mice auditory cortex were firstly studied. While adaptation of neuronal responses to sound sequences consisting of four identical tones, the time intervals between which were selected so as to be similar to the temporal structure of series of mouse pups wriggling call, adult females were stimulated by a fifth tone signal, the frequency of which differed from the frequency of the first four tone pulses in the series. The presentation of deviant tone led to a complete or partial neuronal responses recovery from adaptation in responses to the fifth component of the sequence, i.e. the response to the fifth tone was stronger than ones to the 2nd – 4th signals. Localization of the frequencies of main tonal sequence components and of the deviant one in two different non-overlapping critical bands of mouse hearing was followed by the most prominent effect of release from stimulus-specific adaptation. Thus, the critical band mechanism is involved in facilitating of the novelty responses of auditory neurons in the midbrain and auditory cortex.

Впервые изучена специфика частотных эффектов освобождения от стимул-специфической адаптации в активности одиночных нейронов первичных полей слуховой коры у домовых мышей, находящихся в бодрствующем состоянии. В условиях адаптации реакций нейронов к звуковым последовательностям, состоящим из четырех идентичных тонов, взрослым самкам предъявляли пятый, девиантный тональный сигнал, частота которого отличалась от частоты первых четырех тональных импульсов серии. Это приводило к полному или частичному освобождению реакций нейронов от адаптации в ответах на пятый компонент последовательности, т.е. ответ на пятый тон существенно превышал ответы на 2–4-й тоны. Эффект освобождения от стимул-специфической адаптации усиливался при локализации частот основной последовательности тонов и девиантного тона в двух неперекрывающихся критических полосах слуха мыши. Таким образом, получено подтверждение участия механизма критических полос в усилении реакций новизны слуховых нейронов среднего мозга и слуховой коры.

hearingprimary auditory cortexawake micestimulus-specific auditory adaptationauditory critical bandsслухпервичная слуховая корабодрствующие мышистимул-специфическая слуховая адаптациякритические полосы слухаРоссийский научный фондRussian Science Foundation23-25-00074Akimov A.G. Encoding of Pups’ wriggling call models by neuronal population of midbrain inferior colliculus central nucleus in house mouse (Mus musculus). J. Evol. Biochem. Physiol. 2013. V. 49. P. 365–369. DOI: 10.1134/S0022093013030122Акимов А. Г. Кодирование моделей крика дискомфорта мышат популяцией нейронов центрального ядра заднего холма среднего мозга домовой мыши (Mus musculus). Журн. эвол. биохим. физиол. 2013. Т. 49. № 3. С. 233-236.Vartanian I.A., Egorova M.A. Fenomen kriticheskih polos [The critical bands phenomenon]. Biofizika sensornyh system. Uchebnoye posobie [Biophysics of sensory systems. A textbook]. Samoilov V.O. (edr). St. Petersburg. Polytechnic University press. 2007. pp. 165–186 (in Russian).Вартанян И.А., Егорова М.А. Феномен критических полос. Биофизика сенсорных систем. Учебное пособие. Под ред. Самойлова В.О. СПб. Изд-во Политехнич. Ун-та. 2007. С. 165–186.Vartanian I.A., Egorova M.A., Ehret G. Proyavlenie osnovnyh svoistv criticheskih polos v neironalnoy aktivnosti zadnih holmov myshi [Critical bands properties in the mouse inferior colliculus neurons activity]. Doklady Akademii nauk [Proceedings of the Academy of sciences]. 1999. V. 368(2). P. 270–272 (in Russian).Вартанян И.А., Егорова М.А., Эрет Г. Проявление основных свойств критических полос в нейрональной активности задних холмов мыши. Докл. Акад. наук. 1999. Т. 368. № 2. С. 270–272.Egorova M.A., Vartanian I.A., Ehret G. Neirofiziologicheskie predposylki slukhovyh criticheskih polos na urovne srednego mozga [Neurophysiological bases of auditory critical bands on the midbrain level]. Sensornye sistemy [Sensory systems]. 2002. V. 16. P. 3–12 (in Russian).Егорова М. А., Вартанян И. А., Эрет Г. Нейрофизиологические предпосылки слуховых критических полос на уровне среднего мозга. Сенсорные системы. 2002. Т. 16. С. 3–12.Egorova M.A., Akimov A.G., Khorunzhii G.D. Proyavleniaya stimul-specificheskoi adaptacii v reakciyah neironov sluhovoy kory bodrstvuyuschih myshei na modeli posledovatelnostei krika diskomforta myshat [Effects of stimulus-specific adaptation in the responses of primary auditory cortex neurons in awake mice using the model of mouse pups wriggling call sequences]. Integrativnaya fiziologiya [Integrative Physiology]. 2024. V. 5(3). P. DOI: 10.33910/2687-1270-2024-5-3-**-** (in Russian).Егорова М.А., Акимов А.Г., Хорунжий Г.Д. Проявления стимул-специфической адаптации в реакциях нейронов первичной слуховой коры бодрствующих мышей на модели последовательностей крика дискомфорта мышат. Интегративная физиология. 2024. Т. 5. № 3. DOI: 10.33910/2687-1270-2024-5-3-**-**Malinina E.S., Egorova M.A. Akimov A.G. Neurophysiological approaches to studying the functional role of auditory critical bands. J. Evol. Biochem. Physiol. 2015. V. 51. P. 401–411. DOI: 10.1134/S0022093015050063Малинина Е. С., Егорова М. А., Акимов А. Г. Нейрофизиологические подходы к исследованию функциональной роли критических полос слуха. Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2015. Т. 51. № 5. С. 352–361.Malinina E.S., Egorova M.A., Khorunzhii G.D., Akimov A.G. The time scale of adaptation in tonal sequence processing by the mouse auditory midbrain neurons. Doklady Biological Sciences. 2016. V. 470(1). P. 209–213. DOI:10.1134/S001249661605001XМалинина Е.С., Егорова М.А., Хорунжий Г.Д., Акимов А.Г. Временная шкала адаптации при обработке звуковых последовательностей нейронами слухового центра среднего мозга мышей. Докл. Акад. Наук. 2016. Т. 470. № 1. С. 112–116. DOI: 10.7868/S0869565216250265Khorunzhii G.D., Egorova M.A. Neurophysiological Approaches for Temporal Sound Analysis in the Mouse Auditory Midbrain Neurons. J.Evol. Biochem. Physiol. 2023. V. 59(2). P. 433–445. DOI: 10.1134/S0022093023020114Хорунжий Г. Д., Егорова М. А. Нейрофизиологические предпосылки временного анализа звука нейронами слухового центра среднего мозга мыши (Mus musculus). Росс. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2023. Т. 109. 3. С. 283–299. DOI: 10.31857/S0869813923030032Egorova M.A. Frequency selectivity of neurons of the primary auditory field (A1) and anterior auditory field (AAF) in the auditory cortex of the house mouse (Mus musculus). J. Evol. Biochem. Physiol. 2005. V 41(4). P. 476–480.Egorova M., Ehret G. Tonotopy and inhibition in the midbrain inferior colliculus shape spectral resolution of sounds in neural critical bands. Europ. J. Neurosci. 2008. V. 28(4). P. 675–692. DOI: 10.1111/j.1460-9568.2008.06376.xEgorova M., Ehret G. Tonotopy and inhibition in the midbrain inferior colliculus shape spectral resolution of sounds in neural critical bands. Europ. J. Neurosci. 2008. V. 28(4). P. 675–692. DOI:10.1111/j.1460-9568.2008.06376.xEgorova M.A., Akimov A.G. Khorunzhii G.D. Time Scale of Adaptation at the Tonal Sequence Processing in the Awake Mice Auditory Cortex Neurons. J. Evol. Biochem. Physiol. 2024. V. 60. P. 332–341 DOI: 10.1134/S0022093024010241Ehret G. Hearing in the mouse. The Comparative Psychology of Audition: Perceiving Complex Sounds. Eds: Dooling R.J., Hulse S.H. 1989. New York, NY. Lawrence Erlbaum. P. 3–32.Ehret G. Preadaptations in the auditory system of mammals for phoneme perception. The Auditory Processing of Speech. From Sounds to Words. Berlin: de Gruyter. 1992. P. 99—112.Ehret G., Riecke S. Mice and humans perceive multiharmonic communication sounds in the same way. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2002. V. 99(1). P. 479–482. DOI: 10.1073/pnas.012361999Ehret G., Riecke S. Mice and humans perceive multiharmonic communication sounds in the same way. Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2002. V. 99(1). P. 479–482. DOI: 10.1073/pnas.012361999Ehret G., Schreiner C. Frequency resolution and spectral integration (critical band analysis) in single units of the cat primary auditory cortex. J. Comp. Physiol. A. 1997. V. 181. P. 635–650 DOI: 10.1007/s003590050146Ehret G., Schreiner C. Frequency resolution and spectral integration (critical band analysis) in single units of the cat primary auditory cortex. J. Comp. Physiol. A. 1997. V. 181. P. 635–650. DOI: 10.1007/s003590050146Fletcher H. Auditory patterns. Reviews of modern physics. 1940. V. 12(1). P. 47.Gaub S., Ehret G. Grouping in auditory temporal perception and vocal production is mutually adapted: the case of wriggling calls of mice. J. Comp. Physiol. A. 2005. V. 191. P. 1131–1135 DOI: 10.1007/s00359-005-0036-yGaub S., Ehret G. Grouping in auditory temporal perception and vocal production is mutually adapted: the case of wriggling calls of mice. J. Comp. Physiol. A. 2005. V. 191. P. 1131–1135. DOI: 10.1007/s00359-005-0036-yMoore B.C.J. An Introduction to the Psychology of Hearing. London: Academic press. 1982.Scharf B. Critical bands. Foundations of modern auditory theory, volume I. Edr Tobias J.V. 1970. New York: Academic Press. P. 159–202.Sidman R.L., Angevine J.B., Pierce E.T. Atlas of the mouse brain and spinal cord. 1971. Boston: Harvard University Press.