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oe1(光电查) - 科学论文

11 条数据
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  • 基于振幅调制的电刺激用于在视网膜神经活动中编码多像素时空视觉信息

    摘要： 视网膜植入物作为一种有前景的失明部分视力恢复手段已被开发。通过观察和分析神经活动，可为成功的假体电刺激提供宝贵见解。研究人员对视网膜神经节细胞（RGC）活动进行了探究，以获取电刺激要求（如阈值电流和刺激波形效应）的相关知识。要制定详细的"刺激策略"，从而将时空视觉信息精准传递至大脑，就必须考察RGC反应的时间和空间特性——而以往研究主要聚焦于其中某一方面。本研究探讨了能否从模式化电刺激诱发的RGC网络活动中解码出时空视觉信息。在全面表征刺激电流的空间扩散和时间信息编码的基础上，我们证明：通过振幅调制脉冲列刺激RGC群体活动，可准确解码多像素时空视觉信息。同时发现刺激细节（如脉冲幅度范围和脉冲频率）对精确解码至关重要。总体而言，结果表明基于振幅调制的视网膜刺激或可恢复实用视觉功能。

    关键词： 退化视网膜、电刺激、视网膜神经节细胞、视网膜植入物、脉冲列解码、微电极阵列

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 通过动作电位和钙瞬变的光学标测显示，采用仿生线索对人类心脏工程组织进行组合处理可诱导功能成熟

    摘要： 尽管已有研究表明，微沟槽诱导排列（μ）、三碘甲状腺原氨酸（T3）诱导和电刺激（EC）等仿生刺激能促进人多能干细胞来源心肌细胞（hPSC-CMs）的成熟，但关于这些因素对工程化心脏组织构建体的组合效应及其分子机制的系统研究尚未见报道。本研究采用人胚胎干细胞来源心室肌细胞（hESC-VCMs）制备微图案化人源心室各向异性心肌片层（hvCAS），通过功能学、钙离子（Ca2+）处理及分子分析等多维度手段，系统研究了组合处理的生理效应。高分辨率光学标测显示：联合μ-T3-EC处理使hvCAS传导速度提升2.3倍、各向异性比率提高1.8倍、成熟静息-可兴奋状态比例增加5倍（>70%）。这种电生理改变源于钠电流密度升高与"起搏电流"密度降低，分别与SCN1B基因上调和HCN2/4转录本下调的观测结果一致。此外，编码受磷蛋白（PLN）和肌浆网/内质网Ca2+-ATP酶（SERCA）的钙处理相关转录本上调，导致Ca2+瞬变上升支与衰减动力学加快。RNA测序及通路分析表明TGF-β信号通路被抑制——其受体激动剂TGF-β1和拮抗剂SB431542分别部分逆转了T3-EC诱导的静息状态及自发性收缩减弱现象。综上，我们得出结论：拓扑结构线索本身通过T3-EC增强了心脏组织构建体的电生理特性和钙处理能力。这些研究不仅深化了对hPSC-CM生物学的认知，更通过促成熟因子的协同作用提升了工程化心脏组织在体外药物筛选和疾病建模中的应用价值。

    关键词： 三碘甲状腺原氨酸、钙处理、电刺激、组织工程、成熟、动作电位

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 在失明小鼠视网膜中，对退化光感受器进行电激活可引发不同类型神经节细胞的网络介导反应

    摘要： 我们探索了通过电刺激（e-刺激）恢复盲人视力（如视网膜色素变性患者）的方案。在rd1小鼠（RP模型）中，我们对亚视网膜层存活的退化光感受器（d-Phrs）施加电激活，在失明视网膜上诱发了视觉反应。采用单根铂/铱电极实施电刺激，通过同步多层记录技术同时监测d-Phrs（钙成像）和神经节细胞（GC）活动（MEA记录）。研究发现证实：d-Phrs对电刺激产生响应并调控视网膜网络活动；使用阻断剂显示突触相互作用依赖电压门控钙通道，且由谷氨酸和GABA等神经递质介导；此外，缝隙连接耦合网络促进了外层（约60微米）和内层（约120微米）视网膜中电诱发活动的横向扩散。被激活的神经节细胞被鉴定为ON型、OFF型及ON-OFF混合型亚类。结论表明：d-Phrs是植入体实现高时空分辨率增强视觉反应的理想界面伙伴。更重要的是，完全失明初期视网膜环路仍保持完整，这使得该结构成为年轻患者植入治疗的理想靶点，可实现从失明到芯片辅助视力的无缝过渡。

    关键词： 盲视网膜、MEA记录、视网膜下植入物、缝隙连接、谷氨酸、rd1小鼠、钙成像、神经节细胞、γ-氨基丁酸、电刺激、视网膜色素变性、退化的光感受器

    更新于2025-09-23 13:08:22

  • 正常和视网膜退化大鼠视网膜上电刺激诱发的视皮层视网膜拓扑反应

    摘要： 电子视网膜假体通过电刺激内层视网膜，帮助外层视网膜退化患者恢复视力。我们研究了正常大鼠和视网膜退化大鼠在视网膜电刺激下视觉皮层的电生理反应特征。实验采用大鼠绘制四象限视网膜上视网膜下电刺激引发的皮层反应图谱，并比较六只正常大鼠与六只视网膜退化大鼠视觉皮层神经元树突棘密度。结果显示：视网膜退化大鼠需要更高刺激强度才能引发视觉皮层反应；健康与退化大鼠的皮层电诱发反应均呈现刺激强度依赖性剂量-反应特征；健康大鼠的电诱发反应图谱呈现视网膜拓扑投射规律，而退化大鼠的皮层视网膜拓扑结构保存较差；退化大鼠视觉皮层神经元的树突棘密度比健康大鼠高10%。结论：当对视网膜各象限进行视网膜上刺激时，正常大鼠产生的皮层活动图谱具有视网膜拓扑投射特征，而退化大鼠则不具备——这可能是视网膜退化与刺激阈值升高共同导致视网膜激活区域扩大的结果。转化意义：视网膜退化大鼠明显丧失视网膜拓扑投射规律。若人类也存在类似现象，视网膜假体设计必须包含适应患者个体差异的灵活性方案。

    关键词： 皮层电生理学、视网膜色素变性、视网膜拓扑图、电刺激、大鼠

    更新于2025-09-23 13:21:14

  • 视觉假体：让盲人重见光明的使能技术

    摘要： 数百万患者因视网膜退行性疾?。ㄈ缟匦允油ぱ識P和年龄相关性黄斑变性AMD）、事故或损伤而逐渐丧失视力或已失明。过去几十年间，采用人工手段治疗严重视力障碍已渐行渐近。目前众多研究团队致力于为盲人恢复基础视觉感知的有效方案。除通过工程化活体组织或微制造光感受器阵列替代受损视网膜部位外，被称为视觉假体的可植入电子微系统也被视为极具前景的复明解决方案。从功能角度看，视觉假体接收外界图像信息并传递至自然视觉系统，使受试者获得有意义的图像感知。本文综述了视觉假体的技术设计要点与临床试验结果，重点阐述实现慢性高分辨率视觉植入体的历史进展与最新突破，同时分析了提升此类设备功能质量时面临的技术挑战。

    关键词： 医疗植入物、电刺激、视觉假体、神经假体

    更新于2025-09-23 20:42:19

  • [2019年IEEE国际光学MEMS与纳米光子学会议(OMN) - 韩国大田 (2019.7.28-2019.8.1)] 2019年国际光学MEMS与纳米光子学会议(OMN) - 电磁FPCB微镜扫描激光测距仪

    摘要： 近年来，全髋关节翻修手术数量显著增长。导致该手术必要性的主要原因之一是假体松动或损坏，而植入物-骨界面处的骨坏死会加剧这一问题。电刺激是一项颇具前景的技术，能加速骨细胞生长，从而增强植入物与骨的锚固效果。我们提出了用于促进骨再生的电刺激全髋翻修系统计算模型。本研究探讨了骨组织电导率不确定性对优化电极几何构型与排列方式下电场强度及有益刺激体积的影响。采用广义多项式混沌技术，量化了松质骨、骨髓及用于填充缺损区域的骨替代材料电导率不确定性所导致的刺激体积变化。结果表明，整体有益刺激区域对骨组织电导率的不确定性仅表现出轻微敏感性。但在组织边界附近，尤其是有益刺激区与刺激不足区的过渡地带，预计会出现更大的不确定性。

    关键词： 电刺激、有限元法、多目标优化、不确定性量化、全髋关节置换术（THA）翻修

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019年第21届中东电力系统国际会议(MEPCON) - 埃及开罗 (2019.12.17-2019.12.19)] 2019年第21届中东电力系统国际会议(MEPCON) - 光伏系统接入配电网的无功补偿优化配置

    摘要： 近年来，全髋关节翻修手术数量显著增长。导致该手术必要性的主要原因之一是假体松动或损坏，而植入物-骨界面处的骨坏死会加剧这一问题。电刺激是一项颇具前景的技术，能加速骨细胞生长，从而增强植入物与骨的锚固效果。我们提出了用于促进骨再生的电刺激全髋翻修系统计算模型。本研究探究了骨组织电导率不确定性对优化电极几何结构及排布方案下电场强度及有益刺激体积的影响。采用广义多项式混沌技术，量化了松质骨、骨髓及用于填充缺损区域的骨替代材料电导率不确定性所导致的刺激体积变化。结果表明，整体有益刺激区域对骨组织电导率的不确定性仅表现出轻微敏感性。但在组织边界附近（尤其是有益刺激区与刺激不足区的过渡带），预计会出现更大的不确定性。

    关键词： 电刺激、有限元法、多目标优化、不确定性量化、全髋关节置换术（THA）翻修

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2018年EMF-Med首届生物电磁场医学应用世界大会（2018.9.10-2018.9.13，克罗地亚斯普利特）] 电刺激可增强透明质酸导管内施万细胞的增殖

    摘要： 周围神经系统（PNS）损伤后，施加适当的电刺激（ES）可能提高神经修复的速度和成功率。采用管状结构模拟神经通路已取得良好效果。施万细胞（SCs）是PNS中神经元的主要支持细胞。本研究中，我们使用载有施万细胞的透明质酸（HA）管状支架，并施加两种不同电流强度（450微安和900微安）以研究其对细胞行为的影响。数据显示当施加450微安电流时，电刺激对细胞数量具有促进作用。组织工程与电刺激的联合应用可能加速并增强PNS的功能恢复。

    关键词： 透明质酸、聚乳酸纤维、电刺激、神经导管、神经分化

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 生物机电手册 || 视网膜与皮层视觉假体设计的最新进展

    摘要： 低视力乃至完全失明可能由从眼睛到大脑的视觉通路不同部位（包括视网膜、视神经、外侧膝状体及视觉皮层）受损或改变引起。美国社会保障局将"法定盲"定义为：最佳矫正视力下，较好眼的中心视力低于6/60（斯内伦视力表），或视野不超过20度。根据世界卫生组织《国际疾病分类（第10版）》，"低视力"功能定义为：最佳矫正视力下，较好眼视力低于6/18但至少达到3/60，或视野小于20度；视力低于3/60或视野小于10度则属于"盲"。"视觉障碍"包含"低视力"和"盲"两类。视力是通过比较患者与标准人群的反应来评估的，6/60（英制20/200）表示被检者在6米处看到的视标，正常人群需在60米处才能看清（Bourne等，2013a；Stevens等，2013）。世卫组织2010年数据显示，全球约2.85亿人有视觉障碍，其中3900万为盲人（Bourne等，2013b；Mariotti，2012）。致盲主因依次为白内障（33%）、未矫正屈光不正（21%）和黄斑变性（7%）。其他导致视觉障碍的疾病包括视网膜营养不良、糖尿病视网膜病变、脑外伤及多种传染病（Mariotti，2012；Lehman，2012）。

    关键词： 电刺激、视觉障碍、视网膜假体、皮层假体、失明

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 一种带有PEDOT:PSS涂层电极的202通道柔性硬膜外ECoG阵列，用于视觉皮层的长期记录

    摘要： 用于硬膜外植入的皮层脑电图（ECoG）电极阵列可建立神经接口，在降低侵入性的同时（相较于皮层内或硬膜下电极置入），有助于研究复杂分布式脑功能并开发神经假体系统。本研究展示了一种柔性ECoG阵列的设计、制造及体内外评估——该阵列包含202个间距紧密的直径560微米电极，每个电极均涂覆聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)聚合物，用于猕猴V1和V4两个视觉皮层区域的长期记录。该阵列的特殊布局能紧密贴合大脑曲面。我们通过估算单个电极的视觉感受野，在活体实验中验证了其长期记录功能。

    关键词： 电刺激、脑机接口、视觉皮层、皮层脑电图、PEDOT:PSS（聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐）、硬膜外植入、长期记录

    更新于2025-09-09 09:28:46