視覺通路
人類獲取外界信息的80%依賴視覺系統。光線進入眼球后,經過角膜、晶狀體聚焦成像于視網膜(圖1A),視網膜上的感光細胞(視桿細胞:暗視覺/視錐細胞:捕捉色彩與細節)將光信號轉化為電信號,通過雙極細胞傳遞至視網膜神經節細胞(RGC)(圖1B)。這些神經元的軸突組成視神經,經視交叉后分為左右兩條通路:腹側通路(“What”通路)負責物體識別,背側通路(“Where”通路)調控空間定位與運動感知(圖2),形成完整的視覺信息處理鏈。
圖1 從眼睛到視覺皮層
腹側通路(紅色)和背側通路(藍色)
視覺通路還與額葉皮層相互作用(綠色箭頭),該網絡表明,沿著這些通路的任何區域的損失/損害可能會導致功能多樣性的喪失:視覺、認知、運動等。
視覺通路不同位置病變造成不同的視力缺陷
常見致盲性眼病
視網膜疾?。?/span>如年齡相關性黃斑變性(AMD)、視網膜色素變性(RP)、糖尿病視網膜病變和青光眼(全球第二大致盲眼病,RGC進行性凋亡導致視野缺損)等,這些疾病會導致感光細胞逐漸死亡,患者視野出現"黑洞化"。
視神經疾?。?/span>包括缺血性視神經病變(NAION)和視神經炎等,會阻斷神經信號傳輸,造成視野缺損。
這些疾病共同特點是不可逆神經元損傷,傳統藥物治療效果有限。
HUIYING
視覺神經刺激原理
針對視覺通路的病變,神經刺激技術通過精準施加微電流,模擬自然神經活動模式,發揮多重關鍵作用:
神經保護:動物實驗表明,經角膜電刺激(TES)可上調胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、腦源性神經營養因子(BDNF)表達,抑制凋亡相關基因。
神經可塑性:電刺激通過調節神經元膜電位,增強突觸可塑性。陽極刺激使膜電位去極化,提升神經元興奮性;陰極刺激則引起超極化抑制。例如,經顱直流電刺激(tDCS)可誘導長時程增強(LTP)效應,促進視覺皮層功能重組。
視覺假體:對于晚期視網膜病變患者,植入式電極可直接刺激視覺皮層,重建"人工視覺信號通路"。
血流動力學改善:功能性近紅外光譜(fNIRS)研究顯示,重復經眼眶交流電刺激(rtACS)可增加脈絡膜血流速度。這可能通過調節血管內皮生長因子(VEGF)通路實現,對缺血性眼病具有治療價值。
視覺通路的跨頻率相互作用及治療模型
HUIYING
視覺神經電刺激技術分類與應用
侵入性電刺激
視覺假體/仿生眼:通過植入電極直接刺激殘余視網膜或視皮層
技術 | 刺激位置 | 典型參數 | 適應癥 |
視網膜假體 | 視網膜表面 | 電極直徑:50 - 100μm 刺激頻率:50 - 100Hz | 視網膜色素變性(RP)、年齡相關性黃斑變性(AMD)晚期 |
視神經假體 | 視神經 | 電極數量:16 - 32 個 刺激模式:連續脈沖 | 視神經損傷如缺血性視神經病變 NAION |
視覺皮層假體 | 初級視覺皮層 | 電極類型:穿透電極陣列 | 多種視覺障礙,尤其是其他假體治療無效的情況 |
深部腦刺激 | 丘腦外側膝狀體(LGN) | 刺激頻率:100 - 130Hz 脈寬:60 - 90μs | 頑固性偏頭痛伴視覺異常 |
視覺假體
非侵入性電刺激
技術 | 刺激位置 | 典型參數 | 適應癥 |
經顱直流電刺激(tDCS) | 頭皮 V1 區 (Oz-Cz) | 電流強度:1 - 2mA 持續時間:20-30min | 偏盲、弱視、視神經損傷恢復 |
閉環經顱直流電刺激(c-tDCS) | 陰極:O1 / O2 陽極:右肩 | 電流強度:1.5mA 持續時間:20 min | 斜視性和 / 或屈光參差性弱視 |
陽極經顱直流電刺激(a - tDCS) | 陽極:頂枕部(患側);陰極:對側眶上 | 電流強度:2mA | 斜視性和 / 或屈光參差性 弱視 偏盲、枕葉中風損傷 |
經顱交流電刺激(tACS) | 頭皮 V1 區 (Oz-Cz) | 頻率:8 - 12Hz(α 波段) 電流強度:0.5-2mA | 視野擴大、青光眼對比敏感度調節 |
經顱隨機噪聲刺激(tRNS) | 頭皮 V1 區 (Oz-Cz) | 噪聲強度:0.5-2mA 頻率: 0.1- 100Hz/100-640Hz | 提升視覺學習效率、糖尿病視網膜病變、兒童弱視、輕度近視等 |
經眼眶電刺激(rtACS) | 眶周+顳部 | 頻率:20Hz 波形:方波 電流強度:1mA | 急性期視神經損傷(如 NAION) |
經角膜電刺激(TcES) | 眼角膜 | 模式:5ms雙相脈沖 強度:500μA 頻率: 4Hz | 視網膜動脈阻塞、視網膜色素變性(RP) |
低強度聚焦超聲(LIFUS) | 視神經鞘或V1區 | 穿透深度達5 cm,空間分辨率<1 mm2 | 特異性激活ON型RGC,避免光幻視干擾 |
經瞼電刺激(TPES) | 覆蓋眼睛 | 電流強度:150μA 持續時間:20 min | 年齡相關性黃斑變性(AMD) |
不同電刺激視神經調控方式總統示意圖
經瞼電刺激
經眼眶電刺激(rtACS)模型分割與有限元分析
經角膜電刺激(TcES)
用于高度近視治療的超聲眼部調節貼片(LIFUS)
總結
目前視覺神經電刺激技術已形成從末梢到中樞的完整干預譜系,但仍存在參數標準化、長期安全性、心理物理適配等難題。但是隨著材料學與神經解碼算法的進步,未來十年或將實現"人工視覺"從灰度光點到功能性圖像識別的跨越式突破,為千萬盲人重拾視覺感知帶來希望。
回映產品:便攜式經顱電刺激儀
基于上述非侵入性電刺激技術原理,我司研發的便攜式經顱電刺激儀(tES)采用優化參數組合(1-2mA直流/0.1-100Hz交流),通過精準調控視覺皮層神經元膜電位與節律同步化,實現神經可塑性增強與功能代償。
適應癥:弱視、青光眼及視神經損傷等多種適應癥。
經顱直流電刺激 (tDCS):治療精神分裂癥、抑郁癥、物質成癮、阿爾茨海默病、腦卒中后的運動功能障礙、語言障礙、認知障礙等;
經顱交流電刺激 (tACS ):治療視功能障礙、認知障礙 ,提高學習能力、工作記憶等;
經顱脈沖電刺激 (tPCS):增強運動技能 , 緩解疲勞 ,促進知覺學習任務、算術任務,調節注意力切換任務的準確性 , 改善帕金森病患者的步態平衡等;
經顱隨機噪聲刺激 (tRNS):治療耳鳴 , 提高工作記憶、認知能力等。

基本參數
刺激模式:tDCS/tACS/tPCS/tRNS 四種模式靈活可調,tDCS 經顱直流
電刺激,tACS 經顱交流電刺激,tPCS 經顱脈沖電刺激,tRNS 經顱白噪聲電刺激;
刺激強度:-2mA~2mA 連續可調,調節分辨率0.01mA,輸出電流誤差 <=±10%;
刺激時間:0~60min 可調;
刺激頻率:針對于 tPCS/tACS 模式,1Hz ~ 99Hz范 圍 內 可 調, 頻 率 步 進 為 1Hz, 輸 出 頻 率 誤 差<=±5%;
淡入淡出時間:0~120s 可調,確保刺激的安全性;
脫落檢測:通過實時阻抗檢測分析電極脫落狀態確保刺激有效性。
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