視神經(jīng)和脈絡(luò)膜上腔電刺激誘發(fā)視覺(jué)皮層響應(yīng)的特性研究.pdf

1、人類認(rèn)識(shí)外界世界的信息至少有70％是通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)提供，失明不但嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量，而且給社會(huì)帶來(lái)了很大負(fù)擔(dān)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，用人工視覺(jué)假體修復(fù)盲人視覺(jué)功能成為全世界研究的熱點(diǎn)。中國(guó)的視覺(jué)假體研究小組提出了刺入式視神經(jīng)視覺(jué)假體這一新型人工視覺(jué)修復(fù)方案，目前這一方案有待于系統(tǒng)的研究。本課題主要對(duì)視神經(jīng)電刺激在視覺(jué)皮層誘發(fā)的響應(yīng)特征進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并對(duì)不同的刺激波形和刺激參數(shù)在視神經(jīng)電刺激中的作用應(yīng)用皮層誘發(fā)電位進(jìn)行了評(píng)估。針

2、對(duì)視網(wǎng)膜假體，我們小組自主研發(fā)了適合植入脈絡(luò)膜上腔對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行電刺激的基于Micro-electro-mechanicalSystem(MEMS)的聚酰亞胺薄膜多電極陣列。本課題對(duì)這一刺激電極陣列的可行性及其在視覺(jué)皮層誘發(fā)電位的時(shí)間和空間特性進(jìn)行了初步的探索。具體內(nèi)容如下:
　　 在視神經(jīng)電刺激研究中，我們采用自制鉑銥合金絲電極陣列對(duì)視神經(jīng)纖維進(jìn)行微電流刺激，并在初級(jí)視覺(jué)皮層放置銀球電極陣列記錄誘發(fā)的視皮層響應(yīng)信號(hào)，系統(tǒng)地研究了

3、視神經(jīng)電刺激波形和刺激參數(shù)對(duì)視覺(jué)皮層誘發(fā)的多波響應(yīng)電位的時(shí)空特性影響，獲得了視神經(jīng)電刺激誘發(fā)的皮層響應(yīng)中不同波形成分的閾值信息以及優(yōu)化的刺激參數(shù)信息，為理解視覺(jué)信息的傳遞過(guò)程及進(jìn)一步優(yōu)化視神經(jīng)視覺(jué)假體刺激參數(shù)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。主要結(jié)果包括:(1)通過(guò)微電流刺激視神經(jīng)纖維，可以在視覺(jué)初級(jí)皮層誘發(fā)含有多個(gè)波形成分的場(chǎng)電位，最多時(shí)可記錄到P0，N1，P1，P2和P3五個(gè)波形成分。不同的波形成分具有不同的閾值和時(shí)間特性。閾值越低的成分潛伏期和持續(xù)

4、時(shí)間都越短。(2)在視神經(jīng)顳背側(cè)象限內(nèi)電刺激視神經(jīng)纖維，對(duì)皮層多電極記錄的快波響應(yīng)(P1)與皮層視野拓?fù)鋵?duì)應(yīng)關(guān)系圖比較，發(fā)現(xiàn)視皮層響應(yīng)最大的區(qū)域與電刺激視神經(jīng)部位對(duì)應(yīng)的視野一致。證明靠近眼球部位的視神經(jīng)保持了較好的視覺(jué)拓?fù)鋵?duì)應(yīng)關(guān)系，適合植入視覺(jué)假體。(3)刺激的波形和參數(shù)對(duì)視神經(jīng)電刺激誘發(fā)的視皮層響應(yīng)具有重要的影響。與對(duì)稱的電荷平衡刺激波形相比，具有窄高負(fù)相脈沖和寬矮正相脈沖的非對(duì)稱波形可以降低電刺激的閾值。在同樣刺激電荷密度下誘發(fā)較大

5、響應(yīng)的刺激波形其誘發(fā)響應(yīng)的空間分布范圍也較大。在刺激波形兩脈沖相位之間加入時(shí)間間隔可以降低刺激閾值，時(shí)間間隔為0.2ms時(shí)達(dá)到飽和;對(duì)稱的先負(fù)后正刺激波形加入時(shí)間間隔后能夠誘發(fā)最大的響應(yīng)。隨著刺激頻率的升高，皮層誘發(fā)響應(yīng)的幅值呈下降趨勢(shì);不同波形成分隨著刺激頻率的升高變化規(guī)律不同。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于開(kāi)發(fā)研制視神經(jīng)視覺(jué)假體提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 在脈絡(luò)膜上腔電刺激研究中，我們將60刺激位點(diǎn)的MEMS薄膜電極植入到脈絡(luò)膜上腔對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)

6、行電刺激，驗(yàn)證了刺激電極陣列的有效性，并通過(guò)記錄分析初步探討了皮層多通道誘發(fā)響應(yīng)的時(shí)空特性。結(jié)果顯示脈絡(luò)膜上腔微電流刺激能夠成功誘發(fā)視覺(jué)皮層響應(yīng)，單個(gè)刺激電極的電流閾值為48.57±6.90μA，對(duì)應(yīng)的電荷密度為25.24±3.59μC/cm2;整排電極（10個(gè)刺激位點(diǎn)）的電流閾值為25.55±5.43μA，對(duì)應(yīng)的電荷密度為13.28±2.82μC/cm2。刺激電流與電荷密度閾值皆位于刺激電極和被刺激組織的安全刺激范圍內(nèi)。隨著刺激電流強(qiáng)