視覺(jué)假體是主要針對(duì)包括老年性黃斑變性和視網(wǎng)膜色素變性等視網(wǎng)膜退行性疾病所提出的視覺(jué)修復(fù)手段。在上述視網(wǎng)膜疾病中,神經(jīng)節(jié)細(xì)胞等內(nèi)層視網(wǎng)膜的神經(jīng)元有著相對(duì)較高的存活率,可以通過(guò)視網(wǎng)膜上假體和視神經(jīng)假體進(jìn)行直接電刺激的方式使患者修復(fù)部分視覺(jué)功能。視覺(jué)假體在取得巨大進(jìn)展的同時(shí)還存在視覺(jué)修復(fù)效果較差和視覺(jué)分辨率不足的等問(wèn)題。由Fried等人提出一種通過(guò)一定的電刺激范式使視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞產(chǎn)生精確時(shí)間放電的方法用以提高視覺(jué)假體的時(shí)間分辨率,但這種基于時(shí)間調(diào)控的策略還有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。另外,神經(jīng)電刺激主要分為同步刺激和異步刺激兩種方式,同步刺激容易引起通道間的串?dāng)_,但在提高電刺激空間分辨率方面結(jié)合電流導(dǎo)向技術(shù)被廣泛應(yīng)用,即虛擬通道刺激策略;異步刺激避免了電極間電場(chǎng)的直接疊加作用,可以減少通道間的串?dāng)_,并在人工耳蝸領(lǐng)域被證實(shí)在一定程度上可以產(chǎn)生虛擬通道的效果,此外還具有使多個(gè)電極能夠共享驅(qū)動(dòng)源的技術(shù)優(yōu)勢(shì),降低對(duì)硬件的要求,但在視覺(jué)假體中是否可以實(shí)現(xiàn)虛擬通道目前沒(méi)有相關(guān)研究報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明在使用刺入式電極刺激視神經(jīng)的過(guò)程中改變脈沖波形可以降低視皮層誘發(fā)電位的響應(yīng)閾值,而其在視神經(jīng)階段的直接影響尚未可知。針對(duì)上述問(wèn)題,本研究基于計(jì)算仿真模型開展了如下工作:對(duì)Fried等人提出的基于精確時(shí)間刺激,來(lái)調(diào)控神經(jīng)節(jié)細(xì)胞放電的刺激策略進(jìn)行改進(jìn),依據(jù)神經(jīng)元在動(dòng)作電位周期內(nèi)興奮性的改變,提出了基于幅度調(diào)制的刺激方法,將兩者結(jié)合可以提高刺激的有效性。在提高空間分辨率的虛擬通道技術(shù)方面,從神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對(duì)電刺激的時(shí)間和空間響應(yīng)特性出發(fā),對(duì)比研究了基于同步和異步刺激的虛擬通道響應(yīng)的異同,研究發(fā)現(xiàn)相對(duì)于異步刺激而言,同步刺激結(jié)合電流導(dǎo)向技術(shù)更有利于形成聚焦性較好、調(diào)控范圍更大的虛擬通道效果,但是其效果也受到電極參數(shù)的影響;而異步刺激在一定程度上也具有形成虛擬通道的能力;與相關(guān)生理學(xué)研究一致,神經(jīng)節(jié)細(xì)胞在被直接激活的情況下具有較好的時(shí)間跟隨性;同步、異步刺激下神經(jīng)元群體響應(yīng)的空間特性是電流配比α值和刺激強(qiáng)度共同調(diào)控的結(jié)果;同步刺激下神經(jīng)節(jié)細(xì)胞響應(yīng)的平均潛伏期也受到電流導(dǎo)向作用以及刺激強(qiáng)度的影響;同時(shí),在異步刺激方式下,神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的響應(yīng)還與電極間刺激的時(shí)間間隔有關(guān),理論上能產(chǎn)生不同于同步刺激的、多樣化的放電模式,豐富患者的視覺(jué)感知;不同刺激條件下視神經(jīng)纖維的響應(yīng)受到刺激波形以及參數(shù)的影響,六種常用雙相方波脈沖引起神經(jīng)纖維興奮的能力由弱到強(qiáng)依次為:APS-APPS-CBP-ABP-CPPS-AAPS-C。本研究將為在未來(lái)提高視覺(jué)假體的時(shí)空分辨率以及刺激策略設(shè)計(jì)方面提供理論研究基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R774;TP391.9
【部分圖文】：

覺(jué)系統(tǒng)是人類和高等動(dòng)物獲取外界環(huán)境信息的最重要的感覺(jué)通路，明，約有70%~80%的外界信息作為視覺(jué)信息經(jīng)視覺(jué)器官進(jìn)入更高層系統(tǒng)進(jìn)行整合、分析處理，所以視覺(jué)系統(tǒng)是這類生物體認(rèn)識(shí)世界的基損傷乃至失去視覺(jué)會(huì)嚴(yán)重妨礙生物體對(duì)外界信息的獲取、對(duì)外界環(huán)境互作用，進(jìn)而影響其生活質(zhì)量，甚至是生存能力�；家曈X(jué)功能障礙疾病的患者由于其生理局限性，生活會(huì)難以自理，家庭，乃至社會(huì)的負(fù)擔(dān)。在各種因素中，視覺(jué)疾病是目前人類視覺(jué)功要原因。據(jù)視力喪失專家組（Vision Loss Expert Group）最新估計(jì)，約有 2.53 億人患有視力障礙，其中 3600 萬(wàn)患者處于失明狀態(tài)，另為中度至重度視力損傷[2]。中度至重度視力損傷的致病原因以及占比的屈光不正（近視、遠(yuǎn)視或散光）（43%）、白內(nèi)障（25%）、老年性ge-related macular degeneration,AMD）（4%）、青光眼（2%）、糖尿病1%）；進(jìn)一步地，依據(jù) 1990-2015 年間患者人數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，相關(guān)研究2020 年以及 2050 年全盲和中重度視力障礙患者將分別增加至 2.37 億3]。視力損傷對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)有著不容忽視的影響，也因此成為全球性亟

- 3 -視網(wǎng)膜作為視覺(jué)形成過(guò)程中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，其各級(jí)神經(jīng)元完成了將號(hào)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)，并最終演化為視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的動(dòng)作電位信號(hào)的感光和視覺(jué)信號(hào)處理過(guò)程。視網(wǎng)膜組織結(jié)構(gòu)和視覺(jué)功能之間具有緊密聯(lián)系，這是視網(wǎng)膜視覺(jué)處理機(jī)制的重要內(nèi)容。成人視網(wǎng)膜覆蓋了直徑約22mm的眼球內(nèi)壁的 72%的區(qū)域，起于視乳頭周脈絡(luò)膜表面延伸至鋸齒緣，被眼球壁外層由角膜、鞏膜形成的纖維膜和中間括虹膜、睫狀體、脈絡(luò)膜在內(nèi)的血管色素膜所包裹。視網(wǎng)膜是一種透明的薄構(gòu)，厚度不到0.5mm，且厚度分布不均，取決于觀測(cè)點(diǎn)位置各種細(xì)胞的密度特點(diǎn)。視網(wǎng)膜中心是視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突穿行出視網(wǎng)膜而形成視神經(jīng)束的地方面積約23mm 大的橢圓形區(qū)域，由于不存在感光細(xì)胞而被稱為盲點(diǎn)，解剖學(xué)結(jié)圖 1-2 視覺(jué)傳遞通路示意圖：從視網(wǎng)膜到視覺(jué)皮層[9]Fig.1-2 Afferent visual pathway: from retina to visual cortex[9]

- 5 -1.1.2 視網(wǎng)膜神經(jīng)元間的聯(lián)系視網(wǎng)膜內(nèi)細(xì)胞按照信息流方向大致可分為兩類，即形成縱向通路的光感受細(xì)胞（photoreceptor）、雙極細(xì)胞（bipolar cell）和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（ganglion cell）,及形成橫向通路的水平細(xì)胞（horizontal cell）和無(wú)長(zhǎng)突細(xì)胞（amacrine cell）。視膜的神經(jīng)元間通過(guò)突觸聯(lián)系形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其突觸聯(lián)系主要分布在兩個(gè)層次：圖 1-3 猴子和人類視網(wǎng)膜縱向光學(xué)顯微圖像：(A)猴子中央凹[12]；（B）人類視網(wǎng)膜，中央凹旁區(qū)[13]（左）、中央凹外周區(qū)[14]（右）Fig.1-3 Light micrograph of a vertical section through (A) monkey fovea[12]，(B, left)human central retina[13]and (B, right) perpheral retina[14].

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 許竹青;魏偉;;老年黃斑變性的動(dòng)物模型研究進(jìn)展[J];中國(guó)中醫(yī)眼科雜志;2015年01期

本文編號(hào)：2807465