发声反馈监测——即通过监听自我发声来调控发声的过程——对人类及和其他哺乳动物的发声学习与控制至关重要。对于依赖回声定位的蝙蝠而言，这一过程尤为重要，因为它们需要通过分析发出的叫声及其回声感知外界环境。然而，受实验技术的限制，目前关于蝙蝠听觉系统的研究主要集中在不发声的蝙蝠，仅有的几篇关于发声蝙蝠听觉电生理的研究主要采用头部固定，或采用麻醉结合电刺激发声的范式，缺乏蝙蝠自然发声的行为背景。因此，在行为状态下，回声定位蝙蝠的听觉系统如何识别自我叫声几乎完全未知。
近日，SCIENCE CHINA Life Sciences（《中国科学：生命科学》英文版）在线发表了华中师范大学罗金红团队题为“Neural identification of self-emitted vocalizations in the auditory midbrain of behaving bats”的研究。该研究通过记录自由悬挂状态下大蹄蝠的下丘神经元，揭示了下丘是区分自我发声与外界声刺激的关键听觉中枢。
研究基于慢性硅电极植入技术，成功建立了自由发声蝙蝠在悬挂状态下，下丘单神经元活动的记录平台。以大蹄蝠（Hipposideros armiger）为研究对象，结合多通道声卡录音回放系统，系统比较了下丘神经元对自我发声和外界声刺激的响应差异。大蹄蝠作为一种高度依赖听觉反馈调节发声的蹄蝠科蝙蝠，在悬挂状态下表现出复杂的耳廓和头部运动（视频1），这些运动通常与发声同步产生。
视频1 悬挂状态下大蹄蝠的耳廓和头部运动及发声情况。
通过调节植入硅电极的深度，研究团队共在5只蝙蝠个体上获得106个下丘神经元，研究结果发现，88%的神经元对自我发声表现出兴奋性反应，6%表现出抑制性反应，6%无明显响应（图1A-C）。
图1 大多数下丘神经元对自我发声与自我叫声的回放的反应具有显著性差异。
进一步结合多通道声卡录音回放系统，将提前录制的蝙蝠的发声和不同频率的纯音通过扬声器回放给对应蝙蝠，结果发现，近90%的下丘神经元对自我发声的反应与纯音和发声回放存在显著差异（图1D-L）。甚至有神经元对声刺激结构高度相似的自我发声和发声回放的反应表现出极性相反的响应：即对自我发声呈现抑制型响应，而对自我发声的回放呈现兴奋性响应（视频2）。
视频2 下丘神经元对自我发声呈现抑制型响应，而对自我发声的回放呈现兴奋性响应的示例
以上结果表明，下丘是区分自发声与外部声源的关键听觉中枢，为理解回声定位蝙蝠如何在复杂环境中识别自我发声、避免干扰提供了新视角，也为抗干扰通信系统的仿生设计提供了潜在的神经机制启示。
该文第一作者为华中师范大学的博士后叶欢、崔钟丹和博士研究生刘珍旭，博士研究生覃雪姣、硕士研究生黄心草和白雨婷参与该研究，通讯作者为罗金红教授。该研究得到了国际人类前沿科学计划（CDA00009/2019-C）、国家自然科学基金（31970426，32270535）和中央高校基本科研业务费专项资金（CCNU22LJ003）的资助。
图文来源：罗金红课题组
初审初校：李韧
复审复校：万翠红
终审终校：邱保胜
