基于瞳孔收缩的非视觉感光系统的研究

发布时间：2018-12-29 13:03

【摘要】：光不仅通过人眼的视觉系统产生视觉图像,而且通过生理、心理和生物的途径影响人的昼夜节律和健康。本征感光视网膜神经节细胞的发现为光的非视觉效应提供了神经学依据。此类感光细胞通过非视觉神经通路调节生物钟节律、参与瞳孔对光反射,对诸如情绪、睡眠质量、警觉甚至健康产生影响。照明既有视觉效应又有生物效应,两者对光照量、光谱、光分布及光照时刻的要求各不相同,因此迫切需要建立基于健康需求的全新的照明规范和框架体系。本论文在对国内外关于非视觉感光系统最新研究动态进行充分调研的基础上,全面系统地介绍了人眼的视觉系统和非视觉系统的神经通路,重点分析了第三类非视觉感光细胞的特征,以及它们对褪黑素抑制和瞳孔对光反射等的作用。在此基础上,本论文确定了以瞳孔收缩为参数对非视觉系统进行深入研究。本论文主要研究了基于瞳孔收缩的光谱响应特性,昼夜节律特性和不同视网膜区域的特性等三个方面。本论文根据现有的实验条件,建立一套基于红外数字图像处理法的瞳孔收缩动态研究实验装置。利用MATLAB开发环境,自行编写视频图像处理软件获取每帧图像中的瞳孔直径像素点,得到不同光刺激下的瞳孔收缩动态响应曲线。以此为依据,对瞳孔收缩响应的动态过程进行深入细致地分析。共有48人次先后参与了本论文三部分的实验测试,共得到1062分钟,约70G大小的视频文件。通过对实验数据的统计分析,本论文定性分析了三类不同性质的视网膜感光细胞在不同视觉条件下对瞳孔收缩响应过程的贡献和作用。通过回归分析和合理的数学模型推导明视觉条件下的瞳孔收缩光谱响应曲线。通过定性与定量分析相结合的研究方法,明晰三类感光细胞对于瞳孔收缩的作用。本论文认为瞳孔收缩具有实时性和可重复性,而且三类感光细胞参与瞳孔收缩不同的响应阶段,以瞳孔收缩为研究对象,可对非视觉效应中三类感光细胞的相互作用机制进行更深入地研究,通过大量的样本实验和翔实的数据分析有可能推导出三类不同感光细胞共同作用下的非视觉效应的数学模型。本论文对基于瞳孔收缩的昼夜节律特性和视网膜不同区域光照下的瞳孔收缩进行讨论,从不同角度不同内容对非视觉感光系统的研究课题进行拓展,为更全面地了解基于瞳孔收缩的非视觉感光系统的特性提供参考和信息。本论文除了实验研究,还将理论研究结果与照明实践相结合,采用现场照明光环境测量和照明效应调查问卷相结合的方法,对室内照明光环境与人的感受、健康状态的关系进行分析。对基于健康因素考虑的室内照明光环境的设计提出了建设性的意见。本课题的研究对于了解本征感光视网膜神经节细胞的功能起到一定的促进作用,对基于健康需求的室内照明规范和评价系统的建立有着一定的理论意义和实际意义。
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【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R77

【参考文献】