光纤传导脉冲激光诱发动物听觉反应及其特性研究

发布时间：2017-08-12 15:16

  本文关键词：光纤传导脉冲激光诱发动物听觉反应及其特性研究

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【摘要】：听觉系统负责听力感知,而耳蜗是动物类(包括高级动物人类)听觉系统接收声音信息的重要感应器官。因耳蜗失去感音性功能所导致的重度感音性耳聋,会使得我们无法完成正常收音和语言交流。人工电子耳蜗基于电刺激原理,可帮助其在安静环境下实现正常语言识别,但在噪音环境下治疗效果并不理想,且精度受限无法识别更丰富的语音信号。其缺陷在于相邻电极间的干扰对会激发一大片听觉神经元；若两个电极刺激同一神经元群,这两个电极编码出的声觉信息将难以辨别,影响听觉感知。总的来说,电刺激的基本物理原理带来的空间选择性的限制,即使是最好的电极设计也无法克服。研究表明激光也可与耳蜗组织相互作用,引起神经冲动并诱发听觉反应。激光刺激的潜在优势为：刺激精确性高,与组织无接触,与电流刺激相比空间分辨率高。我们试图用激光代替电流,使用光纤传导脉冲激光刺激动物耳蜗。我们通过光谱分析方法选取了合适的波长,设计了一套诱发动物听觉的激光系统,对激光器进行驱动调制后可产生参数(能量、脉宽、重复率)可调的脉冲激光,并将其运用于诱发动物听觉。对豚鼠进行手术暴露出耳蜗,将光纤沿耳蜗开口导入正对耳蜗轴,脉冲激光经光纤对其进行辐照,通过电生理测量仪记录激光刺激引起的听性脑干反应(ABR)。我们分别对豚鼠进行声刺激和光刺激,探讨两种触发方式的异同,分析不同激光参数对听觉特性的影响并初步探讨了激光诱发听觉的刺激机理。利用光纤传导脉冲激光,通过光声物理实验验证了脉冲激光可产生光致声波,这种声波可以以一种声刺激的方式刺激耳蜗,引起基底膜振动进而诱发听觉；将脉冲激光辐照动物耳蜗组织,在合适的激光参数条件下,激光有效刺激动物耳蜗诱发了稳定的听觉反应,与声触发得到的反应类似,且长时间辐照未引起组织损伤。诱发听觉的效果高度依赖于合适的激光参数和组织形态。我们在实验中通过改变激光参数,我们的实验表明激光能量密度越高,ABR幅值越大,诱发的听反应越明显；激光脉宽对ABR幅值的作用不明显。激光对正常听力豚鼠的听力诱发可能是激光光致声波引起的声刺激和激光刺激耳蜗神经的神经刺激的共同作用。
【关键词】：光纤 脉冲激光 听觉反应 耳蜗 激光刺激
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN253;R318.18
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 缩略语简表12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景13-19
• 1.1.1 听觉原理概述13-15
• 1.1.2 耳蜗15-16
• 1.1.3 耳聋及助听技术16-18
• 1.1.4 激光诱发动物听觉研究现状18-19
• 1.2 选题目的及意义19-20
• 1.3 本文工作及章节安排20-21
• 第二章 激光与生物组织相互作用21-24
• 2.1 激光生物效应21-24
• 2.1.1 光热效应21-22
• 2.1.2 光机械效应22-23
• 2.1.3 激光生物效应的影响参数及优势23-24
• 第三章 脉冲激光器系统24-33
• 3.1 激光波长选择24-26
• 3.2 脉冲激光系统设计26-30
• 3.2.1 激光器光源26-27
• 3.2.2 激光器驱动调制27-30
• 3.3 光致声波物理实验30-33
• 第四章 光纤传导脉冲激光诱发动物听觉33-42
• 4.1 实验设计及动物实验系统33-35
• 4.2 听觉检测生理指标35-36
• 4.3 动物实验36-42
• 4.3.1 声刺激诱发听觉36-39
• 4.3.2 动物手术及准备39-40
• 4.3.3 光纤传导脉冲激光诱发动物听觉40-42
• 第五章 脉冲激光诱发听觉特性研究42-47
• 5.1 激光参数对诱发听觉效果的影响42-45
• 5.1.1 激光能量密度42-44
• 5.1.2 激光脉宽44-45
• 5.2 光刺激与声刺激诱发听觉对比45-46
• 5.3 激光诱发动物听觉机制探讨46-47
• 第六章 总结与展望47-49
• 参考文献49-54
• 致谢54-55
• 攻读硕士研究生期间研究成果55-56
• 附件56

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本文编号：662257