Экспериментальное исследование параметров электрического раздражения зрительной коры с целью разработки зрительного протеза

• Автор: Иванова, Марианна Евгеньевна
• Шифр специальности: 03.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : 23 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Часть 1. Введение и подходы к реабилитации незрячих людей

1.1.1. Генная инженерия

1.1.2. Пересадка клеток и тканей

1.1.3. Методы социальной адаптации

1.1.4. Протезирование зрительных функций

Часть 2. Компоненты кортикального зрительного протеза (КЗП)27

1.2.1. Рецептивный компонент

1.2.2. Обработка поступающего видеосигнала
1.2.3. Мозг-компьюгерный интерфейс (МКИ)
1.2.4. Параметры функционально эффективной стимуляции
1.2.5. Адаптация и обучение пользованию КЗП
1.2.6. Проводимые эксперименты для разработки КЗП
Часть 3. Перспективы развития КЗП
Часть 4. Заключение к обзору литературы
Глава II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика группы экспериментальных животных
2.2. Характеристика имплантируемых электродов
2.3. Процедура имплантации электродов и МЭМ
2.4. Стимулирующая и регистрирующая аппаратура
2.5. Контроль положения имплантированных электродов
2.6. Модель фосфенного поля
2.7. Дизайн исследования

2.8. Выработка периферического и центрального условного рефлекса
2.9. Методы статистического анализа
Глава Ш. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Результаты имплантации электродов и МЭМ
3.2. Процесс выработки условного поведенческого рефлекса
3.3. Создание поведенческой нейрофизиологической модели для исследования вызывающих фосфены параметров электрического раздражения
3.4. Изучение параметров электрической стимуляции эпикортикальных электродов, вызывающих фосфены
3.4.1. Эпикортикальные электроды диаметром 1,0 мм
3.4.1.1. Изучение силы тока и длительности импульсов
3.4.1.2. Изучение полярности, частоты, длительности трейна импульсов
3.4.1.3. Зависимость поведенческих ответов от количества
стимулируемых электродов
ЗАЛА. Изучение сопротивления микроэлектродов
3.4.2. Эпикортикальные микроэлектроды диаметром 0,05 мм
3.4.2.1. Изучение силы тока и длительности импульсов
3.4.2.2. Изучение полярности, частоты, длительности трейна импульсов
3.4.2.3. Зависимость поведенческих ответов от количества стимулируемых микроэлектродов
3.4.2.4. Изучение сопротивления микроэлектродов со временем
3.5. Изучение параметров электрической стимуляции интракортикальных электродов и МЭМ, вызывающих фосфены
3.5.1. Интракортикальные электроды диаметром 0,2 мм
3.5.1.1. Изучение силы тока и длительности импульсов
3.5.1.2. Изучение полярности, частоты, длительности трейна импульсов
3.5.1.3. Зависимость поведенческих ответов от количества стимулируемых микроэлектродов
3.5.1.4. Изучение сопротивления микроэлектродов со временем
3.5.2. Интракортикальные микроэлектроды диаметром 0,05 мм
3.5.2.1. Изучение силы тока и длительности импульсов
3.5.2.2. Изучение полярности, частоты, длительности трейна импульсов
3.5.2.3. Зависимость поведенческих ответов от количества стимулируемых микроэлектродов
3.5.2.4. Изучение сопротивления микроэлектродов
Глава IV. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Существующие поведенческие нейрофизиологические модели для
исследования функциональности МКИ
4.2 Проводимые эксперименты с участием добровольцев
4.3. Обоснование выбора кошки в качестве нейрофизиологической модели
4.4. Выработка условного поведенческого рефлекса
4.5. Латентный период ответа животного
4.6. Параметры электрической стимуляции зрительной коры, вызывающие фосфены
Сила тока
Длительность одиночного импульса
Длительность трейна импульсов
Сопротивление электродов
Вид импульса
Полярность импульсов
Частота импульсации
При проверке биосовместимости имплантатов обычно используют крыс и мышей. При проведении экспериментов в зависимости от задач исследования лабораторное животное должно соответствовать требованиям, необходимым для проверки гипотезы исследования. В морфологических экспериментах и отработке методики имплантации используют свиней, лошадей, кроликов, собак, морских свинок, крыс и других животных (СЬомтШигу V., 2005). При изучении функциональной пригодности
имплантируемого КЗП в высокоорганизованных животных необходима обучаемость животного и способность выработать условный поведенческий рефлекс, кроме того, необходима схожая структурно-функциональная организация зрительной системы с таковой у человека, невысокая стоимость и легкость в содержании животного (Базиян Б.Х. и соавт., 2005).
Разработке поведенческих экспериментов для оценки работоспособности кортикального зрительного протеза уделяется много внимания в литературе. Самыми ценными являются данные, полученные с участием людей с имплантированным КЗП, однако таких данных немного и они труднодоступны. Среди работ о создании животной нейрофизиологической поведенческой модели для проверки работоспособности кортикального зрительного протеза преобладают работы ТеЬотшк ЕЗ. по изучению саккадических движений глаз у макаки. Главной задачей поведенческих экспериментов является проверка кортикального зрительного протеза на функциональность, то есть на способность вызывать фосфены (Базиян Б.Х. и соавт., 2007). Фактически, кроме экспериментов на приматах, поведенческих экспериментов на других животных, которые могли бы оценить способность имплантируемых МЭМ вызывать фосфены, не проводилось.
Необходимо выявить и изучить минимально необходимые и оптимальные параметры, которым должен соответствовать кортикальный зрительный протез. Некоторые психофизические модели на здоровых зрячих людях помогают решить вопросы создания протеза для незрячих.