Effect of Signal Temporal Shaping on the Frequency Specificity of the Action Potential in Gerbils: Effet de la forme temporelle du signal sur la spécificité fréquentielle du potentiel global chez la gerboise

Abstract

We examined the effects of temporal shaping of a tone burst on the frequency specificity of evoked responses in gerbils. Frequency specificity was assessed by means of whole-nerve action potential (AP) tuning curves (APTCs). The envelopes of the onset and offset portions of the AP-eliciting tone burst (or probe) were either a linear or nonlinear (1/4 sine) function of time. At probe frequencies of 1, 4 and 8 kHz, APTCs in the two envelope conditions were similar in shape and had equally narrow tips. This was true at both low (40-50 dB SPL) and high (70-75 dB SPL) probe levels. It suggests that tone bursts in the two envelope conditions evoke AP responses that are equally frequency specific. Despite these similarities, a notable difference in the two conditions was found at high probe levels. Specifically, raising the level of an 8-kHz probe from 40 to 70 dB SPL resulted in a downward shift of the APTC tip frequency, and this shift was greater for probes with linear on-off envelopes than for those with nonlinear on-off envelopes. This result suggests that of the two waveform shapes, the nonlinear envelope is likely to produce responses at frequencies closer to the nominal signal frequency. Reducing the rise-fall time of the probe from 2.0 to 0.75 ms caused the tip of the 8-kHz APTC to undergo an even greater displacement in frequency, indicating a greater 'off-frequency' response for briefer rise times.

Des courbes d'accord sont utilisées afin de déterminer l'effet de la forme temporelle des bouffées tonales sur la spécificité fréquentielle du potentiel global du nerf auditif chez la gerboise. Deux types de formes temporelles des bouffées tonales furent étudiées: rampes de montée-descente linéaire et rampes de montée-descente non linéaire (1/4 sinus). En général, les deux types ont produit des courbes d'accord semblables aux fréquences de 1, 4 et 8 kHz. De plus, ces résultats sont obtenus aussi bien avec des signaux de faible intensity (40-50 dB SPL) qu'avec des signaux d'intensité plus élevée (70-75 dB SPL). Les données expérimentales démontrent que les deux types d'enveloppes temporelles offrent une spécificité fréquentielle semblable. Cependant, certaines differences furent notées entre les deux types d'enveloppes lorsque le signal était présenté à un niveau d'intensité élevé. Une diminution de la fréquence de la pointe de la courbe d'accord fut observée lorsque l'intensité du signal de 8 kHz était augmentée de 40 à 70 dB SPL. Cette diminution était plus marquée pour les signaux ayant une enveloppe temporelle linéaire. Ces résultats indiquent que dans certaines conditions les signaux avec enveloppe non linéaire produisent des réponses à des fréquences plus rapprochées de la fréquence nominale du signal que les réponses obtenues lorsque les signaux ont une enveloppe linéaire. Finalement, toujours avec un signal de 8 kHz, nous avons observé un déplacement de la fréquence de la pointe des courbes d'accord lorsque le temps de montée-descente du signal était réduit de 2,0 à 0,75 ms. Ces réultats démontrent que plus les temps de montée sont brefs, plus le potentiel global risque d'ětre contaminé.

Key Words:

• Waveform envelope
• Frequency specificity
• Action potential
• Tuning curve
• Gerbil