刺入式视神经电激诱发视皮层响应的空间特性研究.pdf

Thesis for Master of Shanghai Jiao Tong University SPATIAL PROPERTIES OF ELECTRICALLY EVOKED POTENTIALS ELICITED BY PENETRATIVE STIMULATION OF OPITC NERVE Candidate: Pengjia Cao Advisor: Prof. Qiushi Ren, Assoc. Prof. Liming Li Major: Biomedical Engineering Shanghai Jiao Tong University June 2008 刺入式视神经电刺激诱发视皮层响应的空间特性研究 摘 要 用人工视觉假体修复盲人的视觉功能，目前已经成为全世界的研究 热点。我们的研究小组提出了一种基于刺入式微电极对视神经进行电刺 激实现视觉修复的新型视觉假体。本课题在研究了这种视神经假体的有 效性和可行性的基础上，进一步研究了刺入式视神经电刺激诱发视皮层 响应的空间分布特性，并对电诱发视皮层响应的时间分辨特性进行了初 步探讨。 本文的研究内容包括：第一，动物模型视觉系统的调查研究，确定 微电极的植入位置；第二，电生理实验平台的建立以及刺激和记录电极 的制作；第三，视神经电刺激诱发视皮层响应EEP 的基本性质的研究； 第四，刺入式视神经电刺激诱发视皮层响应的空间分布特性的研究；第 五，视神经电刺激诱发视皮层响应的时间分辨特性的研究。 研究的结果表明：不同的刺激位置和刺激模式可以激发起视皮层不 同区域的响应；位于视神经颞侧且平行于视神经轴向的双极刺激模式可 以在相对较小的刺激强度下诱发明显的视皮层响应，并且也具有一定的 空间选择性，因此可以认为是一种相对合理的刺激模式；当一个刺激周 期内施加连续两个脉冲刺激时，第一个刺激脉冲对于第二个刺激脉冲诱 发响应有抑制，并随着两个刺激脉冲时间间隔减小而抑制作用变强，结 果表明刺激间隔应大于 30ms 第二个脉冲才会诱发视皮层响应。 本研究的创新之处在于第一次通过实验研究了采用刺入式电极电 刺激视神经时，单极刺激模式和双极刺激模式所诱发的皮层响应的空间 特性有何差别，为视神经假体的电刺激方案和模式的设计提供了实验依 据。 关键词：视觉假体，电刺激，视神经，刺入式电极，电诱发视皮层响应， 空间特性 SPATIAL PROPERTIES OF ELECTRICALLY EVOKED POTENTIALS ELICITED BY PENETRATING STIMULATION OF OPITC NERVE ABSTRACT The research of using visual prosthesis based on electrical stimulation to restore vision for the blind has received a world-wide interest. Our research group proposed a novel visual prosthesis based on optic nerve stimulation with penetrating micro-electrode array. Based on demonstrating the feasibility and validity of this new type of optic nerve visual prosthesis, spatial properties of the electrically evoked potential (EEP) elicited by penetrating stimulation in optic nerve were investigated in this study.