三維外部電場對視神經(jīng)纖維興奮性影響的研究.pdf

1、視覺是人類感知世界的重要工具，在世界上有視力殘疾的人約為1.8億，其中盲人有4500萬，社會上對視覺喪失的人工修復(fù)研究有著極高的需求。目前已有許多科學(xué)小組致力于人工視覺修復(fù)的研究，并取得一定的研究成果。其中，用刺入式微電極陣列對視神經(jīng)進(jìn)行電刺激實現(xiàn)視覺修復(fù)的視神經(jīng)視覺假體，是一種新的視覺修復(fù)手段。通過數(shù)學(xué)建模及計算機(jī)仿真對神經(jīng)元及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真已經(jīng)成為神經(jīng)科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的重要手段。因此，用數(shù)學(xué)模型的方法研究微電極刺激視神經(jīng)纖維，

2、了解視神經(jīng)對于電刺激的響應(yīng)規(guī)律，對視神經(jīng)視覺假體的研究具有十分重要的意義。
　　本文研究了視神經(jīng)計算模型在仿真外部電場刺激下的響應(yīng)特性，可用于揭示視神經(jīng)對外部電刺激響應(yīng)的電生理學(xué)機(jī)制，為視神經(jīng)假體視覺修復(fù)提供了計算仿真方面的研究基礎(chǔ)。
　　本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：一、分析了各種神經(jīng)元建模的方法，以雙層電纜多室模型為建模方法，用神經(jīng)元建模軟件NEURON對視神經(jīng)纖維進(jìn)行精確的建模。二、用Maxwell3D有限元軟件

3、對刺激器電極產(chǎn)生的外部電場進(jìn)行有限元仿真。三、對Maxwell軟件和NEURON軟件進(jìn)行了有效對接，實現(xiàn)了電極刺激視神經(jīng)纖維的仿真。四、開展了大量的微電極刺激視神經(jīng)纖維的仿真實驗，具體研究了胞外點電流源、有限元仿真單電極、有限元仿真雙電極刺激視神經(jīng)纖維。五、對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析和討論。研究結(jié)果表明，電極施加正負(fù)脈沖電流刺激視神經(jīng)纖維對動作電位的產(chǎn)生有不同的影響，電極刺激位點、電極結(jié)構(gòu)、電極排列方式、電極間距、刺激模式的改變都會對刺激閾值