Кортикальный зрительный протез

диссертация Марианны Ивановой

статья "Свет в конце нейрона" журнал Эксперт, 2008г

Табл. 1. Характеристика экспериментальной группы животных

На основе переноса периферического условного рефлекса в центральный нами была разработана нейрофизиологическая модель для исследования крайних значений параметров электрического раздражения зрительной коры головного мозга, при которых возникают фосфены.

На рис. 1.А отображено животное с установившимся условным рефлексом поднятия лапы в ответ на предъявление МФП в фиксирующем жилете в экспериментальной камере. Затем животному надевали повязку (рис. 1, Б), которой зашторивали глаза, и которая не мешала дышать.

Рис. 1. Представление разработанной нейрофизиологической поведенческой модели.

Затем проводили электрическую стимуляцию коры головного мозга различными параметрами, и в некотором их диапазоне животное поднимало лапу (рис. 1, В) точно так же, как и при предъявлении «модели фосфенного поля».

Все параметры, которые были изменяемы в ходе эксперимента по электрической стимуляции, представлены на рис. 2. Обозначены параметры самой составляющей МКИ кортикального зрительного протеза (топика имплантации, диаметр микроэлектродов и количество стимулируемых микроэлектродов от 1 до 8), указаны параметры, изменение величин которых проводили дискретно, опираясь на данные литературы (частота раздражения, полярность импульса и длительность трейна импульсов). Интервалами указаны наиболее значимые параметры для возникновения фосфенов (сила тока, сопротивление одиночного электрода, общее сопротивление стимулируемых микроэлектродов и длительность импульса).

Рис. 2. Схема, отображающая три группы изменяемых параметров при стимуляции электродов.

В ходе эксперимента был получен поведенческий ответ животного при параметрах, диапазон которых указан на рис. 3.

Рис. 3. Связь диапазонов длительностей импульса (мс) и силы тока (мА), при которой наблюдается четкий поведенческий ответ на возникновение фосфенов при различной топике имплантации (эпи-, интракортикальной) и диаметра микроэлектрода (0,05, 0,2 или 1,0 мм .) при фиксированной частоте раздражения 100 Гц, длительности двухполярного -/+ трейна импульсов 1,0 с и четырех произвольно выбранных микроэлектродах.

Изучение сопротивления микроэлектродов. В группе эпикортикальной имплантации 1,0 мм электродов в среднем сопротивление через 7 дней после имплантации составило 2,1±1,7 кОм, через 1 месяц после имплантации – 9,2±5,3 кОм, через 8 месяцев после имплантации 21,3±9,0 кОм. В группе эпикортикальной имплантации микроэлектродов 0,05 мм сопротивление через 7 дней после имплантации составило 12,3±4,9 кОм, через 1 месяц после имплантации – 19,8±8,1 кОм, через 8 месяцев после имплантации 50,2±32,1 кОм.

В группе интракортикальной имплантации 0,2 мм электродов сопротивление через 7 дней после имплантации составило 3,2±1,7 кОм, через 1 месяц после имплантации – 8,4±3,1 кОм, через 8 месяцев после имплантации 16,5±7,2 кОм. В группе интракортикальной имплантации 0,05 мм микроэлектродов сопротивление через 7 дней после имплантации составило 9,3±5 кОм, через 1 месяц после имплантации – 14,1±7 кОм, через 8 месяцев после имплантации 47,7±30 кОм.

Имеет место тенденция значительного увеличения сопротивления электродов и микроэлектродных матриц со временем. Измеренные данные в 1 и 8 месяц достоверно отличаются. В связи с повышением сопротивления со временем приходится подавать все большее напряжение для достижения порога индукции фосфена. В табл. 2 приведены сводные данные напряжения, по результатам наших измерений во всех исследуемых животных при различной локализации имплантации электродов и их диаметре.

Табл. 2. Усредненные параметры напряжения (В), которые необходимо подавать на электроды и микроэлектроды для индукции фосфенов в зависимости от длительности нахождения их в ткани мозга.

Таким образом, напряжение, которое необходимо подавать на электроды, за 8 месяцев повышается в несколько раз, что затрудняет использование имплантированных электродов в качестве зрительного протеза в течение длительного времени. Необходимо решить вопрос возрастания общего сопротивления, прежде чем переходить к серийным исследованиям на добровольцах. Итак, в заключение приведем обобщенные параметры электрического раздражения, при которых был получен поведенческий ответ от животного (табл. 3).

Табл. 3. Параметры раздражения электродов в экспериментальной группе животных, вызывающие перцепцию фосфенов и поведенческий ответ.

Далее >> Обсуждение результатов

Актуальность ::: Обзор литературы (ч.1) (ч.2) ::: Методы ::: Результаты ::: Обсуждение и выводы ::: Литература

(с) Марианна Иванова