基于光解笼锁的神经刺激系统研制及其实验研究

发布时间：2017-08-16 14:18

  本文关键词：基于光解笼锁的神经刺激系统研制及其实验研究

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【摘要】：目前较成熟的神经细胞刺激方法有两种,一种是基于体外微电极阵列(MEA)电刺激技术,它具有两个明显的优点：第一点是它是表面接触式的,不会给细胞造成机械伤害；第二点是它的信号获取和刺激可以在不同位点上同时进行。然而,这种方法也有缺陷,它无法控制电刺激在介质中的传播,从而也就无法实现精确的刺激。另一种是光解笼锁技术,相比基于MEA的电刺激法,它最大的优势在于可以精确控制刺激区域和刺激时间。目前的光解笼锁技术主要是单点刺激,无法实现多模式刺激,在空间分辨率和时间分辨率上都还需提高。基于此,本论文提出了一种基于光解笼锁的阵列式神经刺激系统,以弥补电刺激法刺激不可控与传统光刺激法刺激模式单一的缺点。本论文首先介绍研究背景和国内外研究现状,目前在多模式光刺激系统这一块国内外还处于空白状态。其次进行阵列式光学神经刺激系统核心器件的选择,通过对比振镜与微透镜器件(DMD)的优缺点,选择DMD作为本系统核心控制器件。然后阐述阵列式光解笼锁神经刺激系统的设计与实现,运用ZEMAX软件仿真微光源聚焦光路系统,完成聚焦系统设计。接着完成多模式刺激的设计与实现,通过刺激系统可以得到任意的光斑刺激模式。最后,运用本系统进行光解笼锁预实验,初步研究了笼锁谷氨酸的重要影响因素,为下一步神经细胞刺激实验打好基础。本论文完成了一个可以实现多种刺激模式的阵列式神经刺激系统,填补了国内外在光解笼锁研究领域中的空白。通过本系统可以得到一个4×4光斑阵列,利用DMD可以实现光斑阵列内的任意刺激模式,实现对神经细胞的多模式刺激,从而为今后神经细胞网络中细胞间信息传递机制的研究打下良好的基础。
【关键词】：光刺激 阵列 DMD 多模式
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R338
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究可行性分析11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 笼锁化合物12-13
• 1.2.3 光学系统13-14
• 1.3 光刺激系统设计需求分析14-15
• 1.3.1 时间分辨率需求分析14
• 1.3.2 空间分辨率需求分析14
• 1.3.3 多模式刺激需求分析14-15
• 1.4 本论文研究内容和总体结构15-16
• 2 阵列式光学神经刺激系统核心器件选择16-23
• 2.1 基于振镜的光学神经刺激系统16-18
• 2.1.1 振镜特点16-17
• 2.1.2 振镜工作原理17-18
• 2.1.3 振镜的优缺点18
• 2.2 基于DMD的光学神经刺激系统18-22
• 2.2.1 DLP技术简介18-19
• 2.2.2 DMD的原理19-20
• 2.2.3 DMD的优缺点20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 阵列式光解笼锁神经刺激系统设计与实现23-42
• 3.1 神经刺激系统设计方案23-24
• 3.2 阵列式微光源设计24-34
• 3.2.1 DMD选型24-28
• 3.2.2 激光器选型28-30
• 3.2.3 光纤分束器设计30-34
• 3.3 微光源聚焦光路系统设计34-41
• 3.3.1 ZEMAX简介34-35
• 3.3.2 透镜选型35
• 3.3.3 ZEMAX仿真35-38
• 3.3.4 透镜组聚焦实验38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 光学系统测试与光解笼锁预实验研究42-52
• 4.1 系统原型42-43
• 4.2 光纤发散角测定43-45
• 4.3 光斑阵列测定45-47
• 4.3.1 光纤分束器出射端封装测定与分析45-46
• 4.3.2 光斑阵列测定与分析46-47
• 4.4 多模式刺激的实现47-50
• 4.4.1 刺激模式设计47-49
• 4.4.2 刺激模式实现结果与分析49-50
• 4.5 光解笼锁预实验研究50-51
• 4.5.1 实验设计50-51
• 4.5.2 结果分析51
• 4.6 本章小结51-52
• 5 总结和展望52-54
• 5.1 总结52-53
• 5.2 展望53-54
• 参考文献54-57
• 作者简历57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 刘铁安;不同遮拦比的零级衍射光斑的能量测定[J];大学物理实验;1994年03期

2 余晓芬;余卿;刘文文;王永红;;数字微镜器件用于并行共焦显微探测的研究[J];光电工程;2010年09期

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本文编号：683746