Response of Cells in the Temporal Cortex of a Non-Narcotised Cat to Human Snoring Sounds

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The response of cells in the temporal cortex of a non-narcotized cat to human snoring sounds was studied using a unique installation created by Ivan Pigarev. Thanks to this installation, it was possible to study the activity of cat neurons in a natural environment, recording a large number of parameters characterizing brain activity (local cortical potential and electroencephalogram) and important parameters of general body state (heartbeat, breathing, eye movement). The spike activity of individual cells or small groups of cells localized in cortical areas associated with sound analysis was considered. A significant number of these cells responded to a low-frequency intensive human snore sound with by modulating their firing frequency synchronized with the temporal features of the snore. These data allow us to reconsider some established postulates regarding the role of the auditory cortex based on experiments conducted mainly on anesthetized animals.

About the authors

N. G. Bibikov

N.N. Andreev Acoustic Institute; A.A. Kharkevich Institute of Information Transmission Problems

Email: nbibikov1@yandex.ru
117036, Moscow, Shvernika St., 4, Russia; 127051, Moscow, B. Karetny lane., 19, Russia

I. N. Pigarev

A.A. Kharkevich Institute of Information Transmission Problems

127051, Moscow, B. Karetny lane., 19, Russia

References

  1. Bibikov N.G., Grubnik O.N. Uluchsheniye sinkhronizatsii impul’snoy aktivnosti slukhovykh neyronov lyagushki s ogibayushchey zvuka v protsesse dolgovremennoy adaptatsii [Improvement of synchronization of impulse activity of auditory neurons of a frog with the envelope of sound in the process of long-term adaptation]. Sensornye sistemy [Sensory systems]. 1996. V. 10(1). P. 5-18. (in Russian).
  2. Bibikov N.G., Nizamov S.V., Pigarev I.N. Neyronnyye reaktsii kory mozga koshki na zvuki, postupayushchiye s frontal’nogo napravleniya (metodicheskiye aspekty) [Neural responses of the cat’s cerebral cortex to sounds coming from the frontal direction (methodological aspects)]. Trudy 12th vserossiyskoy akusticheskoy konferentsii. [Proceedings of the All-Russian Acoustic Conference. St. Petersburg. Polytech-Press]. 2020. P. 281–284. ISBN 978-5-7422-7029-4 (in Russian).
  3. Bibikov N.G., Kovalzon V.M. Reaktsii neyronov nenarkotizirovannoy koshki na chelovecheskiy khrap. [Reactions of neurons of an unanesthetized cat to human snoring]. Materialy XIII Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii “Aktual’nyye problemy somnologii” [Proceedings of the All-Russian scientific and practical XIII-th conference “Actual problems of somnology”]. 2022. P. 11. ISBN: 978-5-6045579-8-3. (in Russian).
  4. Mel’nikov A.Yu., Messerle A.A. Korrelyatsiya parametrov akusticheskogo analiza khrapa i stepeni tyazhesti sindroma obstruktivnogo apnoe sna [Correlation of parameters of acoustic analysis of snoring and severity of obstructive sleep apnea syndrome]. Effektivnaya farmakoterapiya [Effective pharmacotherapy]. 2019. V. 15. No. 44. P. 62–66. (in Russian).
  5. Pigarev I.N., Bibikov N.G., Limanskaya A.V., Kalmykov V.K. Vozmozhnyy mekhanizm destruktivnogo vliyaniya zvuka khrapa na vistseral’nyye sistemy organizma. [Possible mechanism of the destructive influence of the sound of snoring on the visceral systems of the body]. Tezisy XII Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii “Aktual’nyye problemy somnologii” [Abstracts XII All-Russian Scientific and Practical Conference “Actual problems of somnology”]. Tezisy XII Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii “Aktual’nyye problemy somnologii”. 2020. P. 59-60. (in Russian).
  6. Arshavsky Y.I. Neurons versus networks: the interplay between individual neurons and neural networks in cognitive functions. The Neuroscientist. 2016. V. 23(4). P. 341–355. doi: 10.1177/1073858416670124
  7. Bar-Yosef O., Rotman Y., Nelken I. Responses of neurons in cat primary auditory cortex to bird chirps: effects of temporal and spectral context. J. Neuroscience. 2002. V. 22(19). P. 8619–8632. doi: 10.1523/JNEUROSCI.22-19-08619.2002.
  8. Bibikov N.G. Addition of noise enhanced neural synchrony to amplitude-modulated sounds in the frog’s midbrain. Hear. Research. 2002. V. 173(1). Р. 21-28. doi: 10.1016/s0378-5955(02)00456-2
  9. Bibikov N.G. Functional studies of the primary auditory cortex in the cat. Neuroscience and Behavioral Physiol. 2021. V. 51 (8). P. 1169–1189. doi: 10.1007/s11055-021-01177-0
  10. Bibikov N.G., Pigarev I.N. The main statistical properties of the background activity of cortical neurons in cats during slow-wave sleep. Neuroscience and Behavioral Physiol. 2015. V. 45(2). P. 213-222. doi: 10.1007/s11055-015-0060-5
  11. Bibikov N.G., Makushevich I.V. Dynamics of background and evoked activity of neurons in the auditory cortex of the unanaesthetized cat. In: Kryzhanovsky B., Dunin-Barkowski W., Redko V., Tiumentsev Y. (eds) Advances in Neural Computation, Machine Learning, and Cognitive Research VI. Neuroinformatics 2022. Studies in Computational Intelligence, Springer. 2023. V. 1064. P. 183-190. doi: 10.1007/978-3-031-19032-2_18
  12. Filipchuk A., Schwenkgrub J., Destexhe A., Bathellier B. Awake perception is associated with dedicated neuronal assemblies in the cerebral cortex. Nature Neuroscience. 2022. V. 25. P. 1327–1338. doi: 10.1038/s41593-022-01168-5.
  13. Gabriel M., Julien C., Salin P.A., Comte J.C. Differential recordings of local field potential: A genuine tool to quantify functional connectivity. PLoS ONE. 2018. V. 13(12). e0209001. doi: 10.1371/journal.pone.020900
  14. Gosselin E., Bagur S., Bathellier B. Massive perturbation of sound representations by anesthesia in the auditory brainstem. Science advances. 2024. V.10 (42). eado2291. doi: 10.1126/sciadv.ado2291
  15. Imig T.J., Bibikov N.G., Pourrier P., Samson F.K. Directionality derived from pinna-cue spectral notches in cat dorsal cochlear nucleus. J. Neurophysiol. 2000. V. 83(2). P. 907–925. doi: 10.1152/jn.2000.83.2.907
  16. Insanally M.N., Carcea I., Field R.E., Rodger C.C., DePasquale B., Rajan K., DeWeese M.R., Albanna B.F., Froemke R.F. Spike-timing-dependent ensemble encoding by non-classically responsive cortical neurons. eLife. 2019. V. 8. e42409. doi: 10.7554/eLife.42409.
  17. Loomba S., Straehle J., Gangadharan V., Heike N., Khalifa A., Motta A., Ju N., Sievers M., Gempt J., Meyer H.S., Helmstaedter M. Connectomic comparison of mouse and human cortex. Science. 2022. V. 377. 6602. eabo0924. DOI: 10.1126/ science.abo0924.
  18. López Espejo M., David S.V. A sparse code for natural sound context in auditory cortex. Curr. Res. Neurobiol. 2024. V. 6. 100118. doi: 10.1016/j.crneur.2023.100118.
  19. McGinley M.J., Vinck M., Reimer J., Batista-Brito R., Zagha E., Cadwell C.R., Tolias A.S., Cardin J.A., McCormick D.A. Waking state: rapid variations modulate neural and behavioral responses. Neuron. 2015. V. 87(6). P. 1143–1161. doi: 10.1016/j.neuron.2015.09.012.
  20. Noda T., Aschauer D.F., Chambers A.R., et al. Representational maps in the brain: concepts, approaches, and applications. Front Cell Neurosci. 2024. V. 18. 1366200. doi: 10.3389/fncel.2024.1366200.
  21. Pigarev I.N., Saalmann Y.B., Vidyasagar T.R. A minimally invasive and reversible system for chronic recordings from multiple brain sites in macaque monkeys. J. Neurosci. Methods 2009. V. 181. P. 151–158. doi: 10.1016/j.jneumeth.2009.04.024
  22. Ponce-Alvarez A. Network mechanisms underlying the regional diversity of variance and time scales of the brain’s spontaneous activity fluctuations. J. Neuroscience. 2025. V.45(10). e1699242024. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1699-24.2024.
  23. Qin L., Wang J.Y., Sato Y. Representations of cat meows and human vowels in the primary auditory cortex of awake cats. J. Neurophysiol.2008. V. 99. P. 2305–2319. doi: 10.1152/jn.01125.2007.
  24. Shapson-Coe A., Januszewski M., Berger D.R., Pope A., Wu Y., Blakely T., ... Lichtman J.W. A petavoxel fragment of human cerebral cortex reconstructed at nanoscale resolution. Science. 2024. V. 384(6696). p.eadk4858. doi: 10.1126/science.adk4858
  25. Suga N. Specialization of the auditory system for the processing of bio-sonar information in the frequency domain: Mustached bats. Hearing Research. 2018. V. 361. doi: 10.1016/j.heares.2018.01.012
  26. Weinberger N. M., McKenna T. M. Sensitivity of single neurons in auditory cortex to contour: toward a neurophysiology of music perception. Music Perception: An Interdisciplinary Journal. 1988. V. 5 (4). P. 355–389. doi: 10.2307/40285407

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».