智能神经假体：心理与技术问题

近年来,微系统技术、神经计算和生物系统等高新技术的发展,为新型植入式智能神经假体装置的发展、生产和应用提供了巨大的可能。其中一项特别引人关注的进展就是智能视觉假体。虽然通过中枢视觉系统到知觉域的机制还未完全了解,但视觉假体是通过电刺激视觉通路的不同部位来产生有用的视觉感受。许多年前,哲学和心理物理学研究都强调视觉感受可能是由不同的原因所引起。为了研制视觉假体,我们使用两张映射图来描述中枢视觉系统的功能是如何实现的。我们提出一种具有自学习功能且包括几个阶段的视网膜编码器（retina encoder,RE）。视网膜模块的RE模拟视网膜的功能并假定其实现了模式P1从物理域到神经域的映射操作M1。与此相对应的,中枢视觉系统模块则实现另一个映射操作M2,即M1在神经域的输出信号被转换到知觉域而产生视觉感受P2。在设定的迭代和基于感受的学习过程中,一名拥有正常视力的被试参与实验来提供由P1而产生P2的感性的相似性估计作为学习算法的输入,该算法反过来调整RE的参数矢量使得P2足够接近P1。更具体的说,全部RE时空滤波器可以借助遗传算法与被试交互式的实现调节。另一种视网膜编码器RE^＊使用特殊的时空滤波器组、决策树算法以及仿真的微小眼动算法组合构成。这种新编码器可以显著提高调节的结果。近期RE的研究集中在试图增强RE本身基于P1模式预处理的特性、模式分割、时间模式表达的选择性调整以及刺激电极簇的选择性控制。随着神经假体技术研究的不断深入和成熟,将会有越来越多的人受益。     

人眼视网膜感光细胞可以产生或发放神经冲动吗？

人眼祝网膜感光细胞可以产生或发放神经冲动吗？《生物》（第二册）第９８页写道：“物象刺激了视网膜上的感光细胞，这些感光细胞产生的神经冲动沿着视神经传入到大脑皮层的视觉中枢，就形成视觉。”《生物》第二册《教师教学用书》第１５３页“感光色素在光的作用下可发...     

Vax基因与视觉神经系统的早期发育

视觉神经系统的发育与形成是一个相当复杂的过程,其基因调控机理是神经发育生物学领域的研究热点.Vax基因家族是新近发现的一类与视觉神经系统发育密切相关的同源异型盒基因,调控前脑、眼原基、视泡、视柄以及视网膜的发育.Vax-1参与色素上皮和视柄的分化;Vax-2则在视网膜及视神经背腹轴建立方面起重要作用.Vax基因的研究将对阐明视觉神经系统发育调控机制提供新的认识.     

视觉刺激对猴初级视皮层神经元眼球位置效应的影响

用细胞外记录的方法,研究了视觉刺激对清醒猴初级视皮层神经元眼球位置效应的影响,当猴注视电视屏幕上２５个不同位置的小光点时,屏蔽上分别给予两种不同形式的视觉刺激：注视点周围的闪光圆环和感受野内的移动光条。这两种刺激都能增强初级视皮层神经元的眼球位置相关活动,并相应地使受眼球位置调制的神经元的比例明显增加。     

中华蜜蜂工蜂视叶的胚后发育

为了研究蜜蜂视叶的胚后发育模式, 本研究通过形态解剖、免疫组织化学技术, 对中华蜜蜂Apis cerana cerana工蜂视叶的胚后发育过程进行了系统的比较研究。结果表明: 中华蜜蜂的视叶起源自幼虫早期脑内部的两个视原基。 外部视原基经过不对称的细胞分裂产生神经节母细胞, 随后这些细胞经过快速的对称分裂, 复制自身并生成视髓层神经细胞; 外部视原基的极少数细胞分裂产生视神经节层神经节母细胞, 到蛹发育中期, 随着视神经进入的刺激, 神经节层神经细胞才开始快速增殖, 并最终形成了视神经节层的所有结构。 内部视原基的分裂方式同外部视原基相同, 最终生成视叶的视小叶部分。本研究结果提示中华蜜蜂的视叶起源自两个视原基, 大多数神经细胞在前蛹期产生, 视神经的进入刺激了视神经节层的发育。     

盲人重见光明不是梦

视网膜是人体感受光的器件,这个器件若受到损坏,光信号就无法在眼睛和大脑皮层之间传导,导致失明。 但是,科学家发现,视网膜受损后,其后面的视神经依然可以工作,可以传导电脉冲。依据这个原理,如果研制人工视网膜植入人体,那么就可使世界上几千万盲人重见光明。     

视紫红质及RPE65蛋白在光致视网膜变性疾病中的作用机制

视紫红质是感光细胞中的一种视色素,在光线的接收和视觉电位的产生方面具有重要的生理作用,由视紫红质介导的过度光信号传导是光性视网膜变性的主要原因。近年的研究表明,视网膜色素上皮细胞中的RPE65蛋白作为影响视紫红质再生的关键因素,与视网膜光损伤的易感性密切相关。就视紫红质和RPE65蛋白在光致视网膜变性中的作用机理作一探讨。     

宽周边视视网膜皮层映射的核磁共振研究

目的:人类视觉皮层的组织方式是视网膜皮层映射组织,先前研究已经证实视觉皮层在中心视采用这种组织方式,本文主要研究宽周边视的视觉皮层组织方式.方法:本文采用一种可以在核磁共振室中使用的光纤设备,设计了30度、40度、50度、60度的类圆环block刺激,使用1.5T的功能性核磁共振仪器,T1高分辨率图像分辨率为1*1*5.5mm,T2加权图像分辨率为4*4*5.5mm,TR反应时间为60,矩阵大小为64*64.核磁共振数据分析使用了SPM2和Brain voyager软件.结果:通过对试验者的数据处理分析,周边视的刺激的反应区域在枕叶上,主要分布在枕叶的前部,刺激反应区域随着偏心率的增大而沿着距状沟从距状沟的后部向前部移动.结论:周边视的视网膜皮层映射组织特性和中心视的特性非常相似.     

视网膜神经节细胞的信息编码特性

在脊椎动物的视觉系统中,信息的初级处理发生在视网膜。视网膜神经节细胞是视网膜唯一的输出神经元,在不同视觉刺激条件下会表现出不同的放电活动模式。研究表明视网膜神经节细胞可以利用多种编码方式,包括频率编码、时间结构编码以及群体协同编码等,有效地编码外界刺激。另外,大千世界的视觉场景变化几乎是无限的,长期的进化赋予了视网膜良好的适应能力,以实现通过有限的神经元活动对无限变化的视觉场景的编码。本文回顾了近年来关于视网膜神经节细胞编码方式和适应特性的相关研究,对多种编码方式在不同刺激下的动态改变、适应特性及生理功能进行讨论。     

损伤视神经后斑马鱼视网膜神经节细胞数量和分布的变化

中枢神经系统的再生是神经科学领域的一个重要课题。鱼类和两栖类的视神经作为中枢神经系统的一部分,具有再生的能力。已知在损伤视神经后,对与视神经纤维直接相连的视网膜神经节细胞的形态结构,数量和分布等产生一系列的影响。视神经再生过程中细胞学研究在很大程度上依赖于示踪方法和其它技术的发展,结合光镜和电镜,它们仅对神经细胞末梢的精细结构和神经细胞间突触连接构筑等研究较准确详实,但对视网膜神经节细     

昆虫视觉电生理技术研究进展

昆虫视觉电生理技术是研究昆虫感光细胞和视觉神经元电学特性的重要技术,包括视网膜电位技术(ERG)和微电极细胞内记录技术(MIR)。ERG技术记录的是昆虫的视网膜对不同光刺激产生的电压或电流变化,这种反应发生在细胞外。MIR则是记录昆虫的单个感光细胞或视觉神经元对不同光刺激产生的电压或电流变化,这种反应发生在细胞内。昆虫电生理技术有助于探究昆虫视觉对光的电生理响应机制和明确昆虫敏感光谱和光感受器类型。本文介绍了ERG和MIR的基本结构及原理,总结了近20年来两种技术在昆虫感光电生理方面的应用,可为阐明昆虫对光的感受机制以及利用昆虫的趋光性防治害虫提供参考。     

Dil对鱼类视觉传导通路的形态学研究

目的：应用Dil染色晶体研究罗非鱼脑、脑神经及其视觉传导路的形态分布。方法：罗非鱼6只,体长12．16ctn,进行灌注固定后,在外科显微镜下开颅并确认脑和脑神经根,分别于双侧视神经植入Dil染色晶体。37℃恒温箱放置3个月,待Dil染色晶体扩散后,取出植入Dil染色晶体的视神经和脑,再根据神经走向切片,通过荧光显微镜观察Dil染色晶体在视觉传导路的形态分布。结果：①外科显微镜下可以观察到罗非鱼的脑分为端脑、中脑、间脑、小脑和延脑5部分,并同时观察到10对脑神经。②右侧视神经植入Dil染色晶体后,均可见到标记的右侧视神经纤维,行向后内,穿经视神经管入颅,逐步靠近左侧视神经,进一步行向后内,经过左侧视神经上方,进行完全交叉,形成视交叉,再经左侧视柬连于左侧间脑视盖。结论：罗非鱼的脑分为5部分,脑神经只有10对。罗非鱼视交叉属于完全性交叉,视觉中枢可能位于间脑视盖内。     

树鼩在眼科学的基础研究进展

树鼩具有发达的视觉系统,视锥细胞数量占感光细胞的96%,具有较好的色觉及立体视觉。我国的树鼩资源丰富,成本较低,比较医学和基因组学研究证实树鼩是理想的眼科实验动物模型。利用树鼩开展眼科研究主要集中在近视模型的建立、近视对巩膜和脉络膜造成的变化,以及树鼩视网膜、视神经、角膜及视皮质的基础研究。本文对树鼩在眼科学方面的基础研究结果进行综述。     

视觉假体的研究进展

视觉是人类认识世界的最重要途径之一。失明不但给患者带来巨大的痛苦和严重的生活障碍,还给家庭和社会带来沉重的负担。视觉假体是通过植入体内的微电极阵列直接刺激视觉通路上完好的部分,帮助盲人恢复部分视觉感知的电子设备。近年来视觉假体发展迅速,取得了从概念到临床应用的卓越成果。本文介绍了视觉假体的发展历程,根据刺激电极在视觉通路上的植入部位对视觉假体进行了分类说明,并对视觉假体近年来临床试验的结果及目前能实现的功能进行了总结。     

鳜鱼视觉特性及其对捕食习性适应的研究Ⅰ．视网膜电图光谱敏感性和适应特性

采用电生理方法研究了夜行性凶猛鱼类鳜鱼视网膜电图的一般特性、光谱敏感性和适应特性。顷鱼的视网膜电图不显示典型的混合型视网膜特征。明视和暗视视网膜电图的光谱敏感曲线形状基本相同,峰值都在５３０ｎｍ处,没有出现Ｐｕｒｋｉｎｊｅ氏位移。明适应曲线仅出现下降型变化,暗适应过程异常缓慢。鳜鱼的视网膜仅存在单一的光感受系统,即暗视系统,不可能形成色觉。但级鱼视网膜具有很高的光敏感性,适于弱光视觉。     

视网膜神经网络的信息传递

可见光作用于脊椎动物视网膜时,感光细胞外段的视色素吸收光量子,经过一系列瞬时光化学反应,迅速将光能转换成电信息,并向视网膜内核层细胞(水平、双极和无足细胞)及视神经节细胞传递,后者以峰电位形式将信息传向中枢。最近十几年来,对视觉系统外周部分的信息转换和传递过程的研究十分活跃,尤其是Tomita用微电极记录视网膜细胞内反应技术的发展,以及Kaneko用荧光黄染色单个     

鳜鱼视觉特性及其对捕食习性适应的研究

采用电生理方法研究了夜行性凶猛鱼类鳜鱼视网膜电图的一般特性,光谱敏感性和适应特性。鳜鱼的视网膜电图不显示典型的混合型视网膜特征,明视和暗视视网膜电图的光谱敏感曲线形状基本相同,峰值都在５３０ｎｍ处,没有出现Ｐｕｒｋｉｎｊｅ氏位移,明适应曲线仅出现下降型变化,暗适应过程异常缓慢,鳜鱼的视网膜仅存在单一的光感受系统,即暗视系统,不可能形成色觉,但鳜鱼视网膜具有很高的光敏感性,适于弱光视觉。     

蛙视网膜电图的简易记录方法

视网膜电图是光刺激视网膜引起的一个缓慢的复合电位变化。一般认为是光刺激首先触发光感细胞(视锥细胞和视杆细胞),继而作用双极细胞层所产生的电活动之总和。 关于视网膜电图的记录方法,通常采用针电极于玻璃体内引导或剥离的视网膜引导,对     

视网膜神经节细胞对自然刺激的时空反应模式

神经系统信息处理的理论研究和计算结果表明,视皮层可以通过稀疏编码 (sparse coding) 模式来处理自然刺激信息.神经元群体中,单个神经元在大多数时间里没有强的脉冲发放 (时间维稀疏性,lifetime sparseness),而针对某一刺激,只有少数神经元在特定的时间内发放 (空间维稀疏性,population sparseness).从神经元放电的时间和空间模式两个方面考察了视网膜神经节细胞群体对自然刺激(电影)的编码方式,并同实验室常用的伪随机棋盘格刺激下视网膜的反应模式进行比较,分析了视网膜神经节细胞反应的稀疏性指标,并深入探讨了其内在的时间和空间特点.结果提示,视觉系统在其最初阶段——视网膜——即开始采用一种高效节能的稀疏编码方式来处理自然视觉信息,单个神经元的时间维稀疏性节省了代谢能量消耗,而群体神经元中邻近神经元的动态成组协同发放,提高了信息向突触后神经元传递的有效性.     

幼年大鼠视皮层神经元对闪光刺激的反应特性

哺乳动物视觉系统的发育延续到出生后,大鼠出生后 3~5 周是视觉系统发育的关键期 . 在关键期中,视皮层的兴奋性和抑制性突触连接逐渐成熟,形成有效的皮层内回路 . 为了观察发育关键期大鼠视皮层神经元的反应特性与成年大鼠的异同,使用胞外单细胞记录的方法对比研究了幼年和成年大鼠对闪光刺激的视觉反应特性 . 结果显示：与成年大鼠相比较,幼年大鼠视皮层神经元对持续闪光刺激显示出更强的适应性,对光刺激的诱发放电频率更低,而在没有光刺激时的自发放电频率更高,从而导致信噪比更低 . 这一结果表明,幼年大鼠视皮层对连续刺激的反应能力下降,对信号的分辨能力也更弱,其原因可能是兴奋性突触和抑制性突触发育的不同步所致 .