基于仿真模型的不同三維電極在視網(wǎng)膜上電刺激的研究.pdf

1、視網(wǎng)膜上假體在恢復(fù)視網(wǎng)膜色素變性和老年黃斑變性致盲的患者視力上取得了重大進(jìn)展,是當(dāng)今視覺(jué)修復(fù)領(lǐng)域的熱門研究方向之一。電極刺激視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的有效性對(duì)視網(wǎng)膜上假體的性能起著至關(guān)重要的作用。本研究通過(guò)計(jì)算機(jī)建模仿真計(jì)算,探索不同三維形狀電極對(duì)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞進(jìn)行電刺激的效果。首先基于多物理場(chǎng)建模與仿真系統(tǒng)(COMSOL)建立了視網(wǎng)膜與多種形狀電極(平面、錐面、球面)的三維模型,仿真計(jì)算出不同電極電刺激視網(wǎng)膜形成的空間電場(chǎng)和電勢(shì)分布。然后,

2、基于NEURON神經(jīng)元計(jì)算仿真軟件,建立了包含高濃度鈉離子通道帶的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞電刺激模型。最后,將空間電勢(shì)引入視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞電刺激模型中。通過(guò)觀察不同電極刺激引起的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞興奮的情況,研究電極和視網(wǎng)膜間距離,電極尺寸和電極幾何形狀等因素對(duì)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞興奮的影響。仿真模擬和分析研究表明,當(dāng)電極視網(wǎng)膜間距離較小時(shí),引起視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的閾值電流較小。相比而言,直徑較小的電極的閾值電流較低,但是其需要的閾值電荷密度比較高,在因此在電極安