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小鼠视网膜神经节细胞的非参数生理学分类
摘要： 视网膜神经节细胞作为视网膜唯一的输出神经元，展现出惊人的多样性。最新研究在小鼠视网膜中发现了超过30种不同类型，表明大脑对视觉信息的处理具有高度并行性。高密度多电极阵列技术的出现，使得单次实验就能从单个视网膜记录数百至数千个神经元的活动。本文描述了一种利用简单刺激范式和脉冲列距离度量作为聚类指标的大规模视网膜记录自动分类方法。我们通过合成脉冲列验证该方法，并证明在包含约1000个视网膜神经节细胞的高密度小鼠视网膜记录中，能识别出已知的主要细胞类型?？绮煌油さ谋冉舷允狙炯浯嬖谙灾钜欤崾究缡油な莺喜⑿杞魃鞫源?。作为无参数方法，本方案可广泛应用于各类感觉模态的细胞生理学分类。
关键词： 分类、视网膜神经节细胞、光反应、脉冲距离、多电极阵列
更新于2025-09-23 15:22:29
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[IEEE 2019年第41届国际医学与生物工程院大会（EMBC） - 德国柏林（2019年7月23日-27日）] 2019年第41届IEEE医学与生物工程院国际年会（EMBC） - 红外激光脉冲在体外激发初级皮层神经元动作电位 <sup>*</sup>
摘要： 红外神经调控（INM）在外周神经系统（PNS）的潜在临床应用方面已有充分研究，但针对中枢神经系统（CNS）的研究仍较有限。本研究旨在探究采用1940纳米波长脉冲红外激光激发培养大鼠皮层神经元网络活动的可行性。我们将形成自发性神经活动网络的大鼠皮层神经元培养于玻璃多电极阵列（MEA）上，通过倒置显微镜光学系统，使用功率600毫瓦、频率10赫兹的激光刺激神经元网络，脉冲持续时间设置为200微秒至1毫秒。通过计算放电率评估红外刺激期间神经元网络活动的变化，并分析神经响应对应频率成分以判断记录到的动作电位是否由红外脉冲诱发?；诩韧芯拷⒌奈露饶Ｐ凸浪慵す饴龀迤诩涞奈律?。结果显示：800微秒和1毫秒脉冲持续时间的红外照射可激发神经元动作电位，对应温升分别为18.5℃和23.9℃。除既往证实的1550纳米波长红外照射抑制效应外，本研究展示了体外调控神经元网络活动的光学方法。初步结果表明，结合激光与显微镜系统的MEA记录技术，可作为未来研究CNS神经元INM机制及激光参数特征的新途径。
关键词： 神经网络活动、脉冲红外激光、中枢神经系统、红外神经调控、多电极阵列
更新于2025-09-12 10:27:22
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改进的电荷泵设计与CMOS 256像素光伏供电视网膜下假体芯片的离体实验验证
摘要： 本文提出了一种改进的256像素光伏供电视网膜下植入芯片设计方案。该视网膜下芯片集成了高效全集成4×电荷泵，与片上光伏电池、256像素有源像素传感器阵列（用于图像光感测）、双相恒流刺激器及电极协同工作。通过该设计，红外光产生的光伏电压可提升至1V以上，从而增强电荷注入量。芯片采用32相分压供电方案（DPSS）以降低所需供电电流，进而减小光伏电池面积。该芯片基于180纳米CMOS工艺设计制造，并经过图像传感器生物相容性IrOx电极和硅胶封装的后道工艺处理。电学测试结果显示：在等效电极阻抗负载下，实测刺激频率为28.3Hz；当图像光强为3200勒克斯、红外光强为100mW/cm2时，实测最大输出刺激电流为7.1μA，单像素注入电荷量为7.36nC。通过离体实验进一步验证了芯片功能——利用多电极阵列（MEA）记录视网膜退化（rd1）小鼠视网膜神经节细胞（RGCs）的电生理响应，测得平均阈值注入电荷量约为3.97nC，该数值与野生型（C57BL/6）小鼠视网膜在单电极对钳制记录中获得的数值一致。
关键词： 生物相容性封装、分压供电方案、多电极阵列、电荷泵、光伏电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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人诱导多能干细胞来源视网膜在大鼠和灵长类视网膜退化模型中的中长期存活与功能检测
摘要： 背景：我们先前报道过，异种移植的人类胚胎干细胞（ESC）来源视网膜能够在免疫缺陷的视网膜退化啮齿类动物模型中成熟，其表现与采用小鼠诱导多能干细胞（iPSC）来源视网膜的同种异体移植相似。后者中的光感受器发育出外节段并与宿主双极细胞形成突触，驱动宿主视网膜神经节细胞的光反应。鉴于临床应用需求，本研究进一步验证了人类iPSC来源视网膜（hiPSC-视网膜）在退化的大鼠和猴模型视网膜中成熟的能力。 方法：将人类iPSC-视网膜移植至视紫红质突变SD-Foxn1 Tg(S334ter)3LavRrrc裸大鼠及两只激光诱导光感受器退化的猴体内。通过免疫组织化学研究移植物成熟度，采用多电极阵列（MEA）记录检测大鼠视网膜功能，并通过视觉引导扫视（VGS）评估猴的功能。 发现：大量成熟的hiPSC-视网膜移植物光感受器在宿主视网膜中存活良好，大鼠至少维持5个月，猴超过2年。在7只移植大鼠视网膜中有4只于移植物区域检测到视网膜神经节细胞光反应。该猴在移植1.5年后VGS表现提示存在轻微光感知功能恢复。 解释：我们的结果支持hiPSC来源视网膜具备用于视网膜退化移植治疗的临床应用潜力，尽管当前模型中观察到的光反应尚不能明确区分于退化宿主视网膜的残余功能。采用更严重视网膜退化模型可进一步完善功能分析。
关键词： 人诱导多能干细胞、视网膜退化、光感受器移植、视觉引导扫视、多电极阵列
更新于2025-09-04 15:30:14
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昼行性啮齿动物视网膜在不同离心度下的功能特性研究
摘要： 尽管视觉系统中处理视野中心和周边区域神经元特性的研究已在视觉皮层和外侧膝状体（LGN）中广泛开展，但视网膜相关记录却极为有限。作为光学信号整合的第一环节，尽管学界已投入大量精力对不同类型视网膜神经节细胞（RGCs）进行功能表征，但关于中心视野与周边视野细胞特殊功能的明确解释仍付阙如。本研究通过昼行性啮齿动物八齿鼠的视网膜电生理记录发现：具有周边感受野（RF）的RGCs体积更大、反应更快且瞬态响应更短，这使得它们相比中心感受野RGCs在高时间频率下具有更高敏感性及完整频率带宽。我们还观察到ON/OFF细胞群失衡现象随离心度增加而持续存在。最后，RGCs功能类型的高度多样性揭示了视觉处理早期阶段所采用计算策略的复杂性，这或可为仿生人工系统的开发提供启示。
关键词： 视网膜、中央与周边区域、MEA（多电极阵列）、视网膜神经节细胞、时空分析、感受野特性
更新于2025-09-04 15:30:14