973項目－視覺功能修復(fù)的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵科學(xué)問題

1、項目名稱：視覺功能修復(fù)的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵科學(xué)問視覺功能修復(fù)的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵科學(xué)問題首席科學(xué)家：任秋實任秋實上海交通大學(xué)上海交通大學(xué)起止年限：2005.122005.12至2010.112010.11依托部門：上海市科委上海市科委教育部教育部體制造的全新工藝。只有解決這一關(guān)鍵問題，才能建立起真正有效的視覺假體，植入人體，修復(fù)視覺功能。生物相容性是視覺假體最終植入生物體必須解決的問題。視覺假體封裝材料與微電極陣列直接與視神經(jīng)細胞接觸，這些材料

2、對所接觸組織及其周圍環(huán)境產(chǎn)生的生化、電磁、熱等作用干擾了細胞的正常生理環(huán)境和功能。降低長時間植入生物體后封裝與電極涂層材料可能引起的生物毒性，提高電極在細胞內(nèi)外溶解液環(huán)境下的耐腐蝕性，并保持良好的導(dǎo)電性能，同時維持假體的固定，不得不研究微納米尺度下電極的表面生物學(xué)問題，即本項目擬解決的第三個關(guān)鍵科學(xué)問題。該問題的解決最終為視覺假體的封裝、電極及其涂層提供生物相容性材料。2、主要研究內(nèi)容圍繞視覺功能修復(fù)這一問題，本項目進行相關(guān)信息科學(xué)、材

3、料科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)理論研究，為視覺功能修復(fù)解決微光學(xué)、微電子、信息處理、臨床手術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)問題，研究內(nèi)容涉及視覺過程的各個組成部分。1）探索視覺假體相關(guān)的視覺神經(jīng)編碼規(guī)律研究視覺神經(jīng)信號處理與神經(jīng)信息編碼的機制，探討單個神經(jīng)節(jié)細胞、神經(jīng)節(jié)細胞群在不同刺激條件下的脈沖時序信號和協(xié)同作用模式。通過建立動物模型、臨床實驗?zāi)Ｐ?，研究視網(wǎng)膜、視神經(jīng)不同模式電刺激誘發(fā)的視皮層反應(yīng)、視覺反應(yīng)、視行為變化，深入探索視覺感知的電生理基礎(chǔ)。2

4、）視網(wǎng)膜視覺信號處理機制及仿生模型的建立基于視神經(jīng)節(jié)細胞感受野特性建立視神經(jīng)節(jié)細胞的感受野濾波器。每一個感受野濾波器對應(yīng)一個要刺激的視神經(jīng)，由許多感受野濾波器形成自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。感受野濾波器的參數(shù)對常見的多種視神經(jīng)節(jié)在生理范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。通過建立視網(wǎng)膜視覺信息處理的模型將多輸入的視覺信息動態(tài)自適應(yīng)地非線性映射到視神經(jīng)刺激驅(qū)動脈沖陣列。實現(xiàn)圖像到視神經(jīng)元群體脈沖刺激模式的實時、穩(wěn)健、并具有自學(xué)習(xí)特點的轉(zhuǎn)換和視覺功能修復(fù)中的視覺神經(jīng)信息處理