本发明专利技术提供了一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，包括：可调频高频电磁波源、光束整形单元、光纤耦合器、多维度微调平台、光纤和电生理检测设备；可调频高频电磁波源，用于产生高频电磁脉冲；光束整形单元，用于将可调频高频电磁波源产生的高频电磁脉冲整形并聚焦到光纤输入端；光纤耦合器，用于固定光纤输入端；多维度微调平台，用于将光纤输入端和光斑微调对准；光纤，用于接收高频电磁脉冲，并通过光纤输出端将高频电磁脉冲引入脑神经系统；电生理检测设备，用于检测脑神经系统被高频电磁脉冲刺激后的组织活性。本发明专利技术通过光纤系统将高频电磁信号精确引入动物神经系统，实现了对动物神经系统微创、高靶向性和高效率的调控与增强。
【技术实现步骤摘要】
一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置
本专利技术涉及脑神经刺激
，具体涉及一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置。
技术介绍
脑作为高等动物神经系统的主要部分，分布了大量由神经细胞集中而成的神经中枢。同时也是动物产生认知的主要器官。认知功能是机体认识和获取知识的加工过程，增强认知功能可以提升感知能力、记忆能力和思维能力。如何增强大脑认知功能一直是研究人员努力的方向。目前我们可以通过神经调控对脑神经组织的活性进行调整，使得脑功能增强。神经调控是采用植入性和非植入性的技术，用物理或化学等方法改变中枢和外周神经活性，从而达到使神经系统抑制或兴奋的调节作用，对治疗癫痫、帕金森症、阿尔茨海默病等神经系统疾病具有重大意义。正因如此，科研人员们致力于不断的探索精准高效的调控方法。现有的主流神经调控的刺激方式有药物/化学调控、电刺激调控、光遗传调控、超声波调控、磁刺激调控等等，但是各种方式都有不尽人意之处，例如药物化学刺激需要施用药物，药物的持续时间和副作用难以控制。电刺激法虽然可以控制作用效果，但是需要植入刺激电极，造成较大创伤；磁刺激调控例如经颅磁刺激不需要植入，但是靶向性差，难以聚焦在特定的作用点；光遗传的方法可以高效的进行神经刺激调控，空间分辨率高，但是依赖转基因工程与光敏蛋白；超声刺激能够直接低入侵性的进行刺激，但是受到组织影响大，容易经过不同密度的组织后产生作用焦点漂移，作用点错位。因此迫切需要开发一种新的刺激效果好、侵入程度低的神经调控刺激装置。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供了一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置。具体地，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供了一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，包括：可调频高频电磁波源、光束整形单元、光纤耦合器、多维度微调平台、光纤和电生理检测设备；所述可调频高频电磁波源，用于产生位于红外至太赫兹波段的高频电磁脉冲；所述光束整形单元，用于将所述可调频高频电磁波源产生的高频电磁脉冲整形并聚焦到光纤输入端；所述光纤耦合器，用于固定光纤输入端；所述多维度微调平台，用于安装所述光纤耦合器，且将光纤输入端和光斑微调对准；所述光纤，用于通过光纤输入端接收所述高频电磁脉冲，通过光纤输出端将所述高频电磁脉冲引入脑神经系统；所述电生理检测设备，用于检测脑神经系统被所述高频电磁脉冲刺激后的组织活性。进一步地，所述可调频高频电磁波源的可调频范围为5-11μm，最大脉冲宽度为500ns，最大重复频率为100kHz。进一步地，所述光束整形单元采用对红外至太赫兹波段的高频电磁脉冲的透过率高于预设阈值的材料制成且能够聚焦，焦距为2cm。进一步地，所述光束整形单元设置在所述可调频高频电磁波源出口的3cm处。进一步地，所述光纤采用内径为9-12μm，外径为170μm，数值孔径为0.3，有效波段为1.5μm-9.5μm的多模光纤。进一步地，所述光纤输入端带有布儒斯特角的斜切角，当入射光的偏振方向与入射面平行时，耦合效率最优。进一步地，所述光纤耦合器，用于将光纤输入端通过旋钮固定在光纤耦合器上。进一步地，所述多维度微调平台包括微调架，所述微调架包括水平旋转、整体水平位移、整体垂直位移、耦合器水平位移、耦合器垂直位移共五种调节方式，且每个维度的微调步长为0.1mm。进一步地，所述光纤的中段设置有橡胶套管用以保护光纤，加强光纤机械结构强度；所述光纤的末端剥除橡胶套管用于暴露出裸纤，便于定位；所述光纤的末端呈切断状态，切面光滑而平整。进一步地，所述电生理检测设备具有探针；相应地，所述用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置还包括显微镜，所述光纤的末端、组织样品和所述探针用于在所述显微镜下进行位置调整，所述光纤的末端距离所述组织样品的神经细胞100μm，所述探针直接吸附在神经细胞上进行实时电信号检测。由上述技术方案可知，本专利技术提供的用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，包括：可调频高频电磁波源、光束整形单元、光纤耦合器、多维度微调平台、光纤和电生理检测设备；其中，所述可调频高频电磁波源，用于产生位于红外至太赫兹波段的高频电磁脉冲；所述光束整形单元，用于将所述可调频高频电磁波源产生的高频电磁脉冲整形并聚焦到光纤输入端；所述光纤耦合器，用于固定光纤输入端；所述多维度微调平台，用于安装所述光纤耦合器，且将光纤输入端和光斑微调对准；所述光纤，用于通过光纤输入端接收所述高频电磁脉冲，通过光纤输出端将所述高频电磁脉冲引入脑神经系统；所述电生理检测设备，用于检测脑神经系统被所述高频电磁脉冲刺激后的组织活性。可见，本专利技术通过光纤系统将高频电磁信号精确引入动物神经系统，实现了对动物神经系统微创、高靶向性和高效率的调控与增强，并且刺激靶点选择灵活(由于光纤具有柔性特性，故能够实现对特定靶点进行高频电磁脉冲刺激)，可以针对不同的特定脑区进行刺激。此外，电生理检测设备通过对脑神经刺激后的组织活性进行实时检测，结合电磁波频率、脉冲重复频率、脉冲宽度等参数的调整可以选出最佳刺激参数组合。此外，用于刺激动物神经系统的电磁脉冲波段位于红外和太赫兹波段，该波段与生物大分子的振动及转动频率相近，并可以使生物大分子产生谐振，提高神经细胞离子通道开关速度，从而增强神经细胞的兴奋性，加快神经信号传导速度，最终实现对动物脑认知功能的增强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提供的用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置的结构示意图；图2是本专利技术一实施例提供的光纤输出端照射神经细胞的示意图；图3是本专利技术一实施例提供的与对照组相比加入刺激之后神经传导速度加快的刺激结果示意图；图4是本专利技术一实施例提供的脑神经系统受到高频电磁脉冲刺激后膜电位发生改变的示意图；其中，上面图1中各附图标记的含义为：1表示可调频高频电磁波源；2表示光束整形单元；3表示光纤耦合器；4表示多维度微调平台；5表示光纤；6表示脑神经系统；7表示电生理检测设备。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术一实施例提供了一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，参见图1，该装置包括：可调频高频电磁波源1、光束整形单元2、光纤耦合器3、多维度微调平台4、光纤5和电生理检测设备7；其中，6表示脑神经系统；所述可调频高频电磁波源1，用于产生位于红外至太赫兹波段的高频电磁脉冲；例如，所述可调频高频电磁波源1可以产生脉冲宽度为500ns，为重复频率100kHz，峰值功率为0.6W，波长为5-11μm的脉冲高频电磁信号；所述光束整形单元2，用于将所述可调频高频电磁波源产生的高频电磁脉冲整形并聚焦到光纤输入端，后续通过多维度微调平台4可以对光纤进行对准操作；所述光本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，其特征在于，包括：可调频高频电磁波源、光束整形单元、光纤耦合器、多维度微调平台、光纤和电生理检测设备；所述可调频高频电磁波源，用于产生位于红外至太赫兹波段的高频电磁脉冲；所述光束整形单元，用于将所述可调频高频电磁波源产生的高频电磁脉冲整形并聚焦到光纤输入端；所述光纤耦合器，用于固定光纤输入端；所述多维度微调平台，用于安装所述光纤耦合器，且将光纤输入端和光斑微调对准；所述光纤，用于通过光纤输入端接收所述高频电磁脉冲，通过光纤输出端将所述高频电磁脉冲引入脑神经系统；所述电生理检测设备，用于检测脑神经系统被所述高频电磁脉冲刺激后的组织活性。
【技术特征摘要】
1.一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，其特征在于，包括：可调频高频电磁波源、光束整形单元、光纤耦合器、多维度微调平台、光纤和电生理检测设备；所述可调频高频电磁波源，用于产生位于红外至太赫兹波段的高频电磁脉冲；所述光束整形单元，用于将所述可调频高频电磁波源产生的高频电磁脉冲整形并聚焦到光纤输入端；所述光纤耦合器，用于固定光纤输入端；所述多维度微调平台，用于安装所述光纤耦合器，且将光纤输入端和光斑微调对准；所述光纤，用于通过光纤输入端接收所述高频电磁脉冲，通过光纤输出端将所述高频电磁脉冲引入脑神经系统；所述电生理检测设备，用于检测脑神经系统被所述高频电磁脉冲刺激后的组织活性。2.根据权利要求1所述的用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，其特征在于，所述可调频高频电磁波源的可调频范围为5-11μm，最大脉冲宽度为500ns，最大重复频率为100kHz。3.根据权利要求1所述的用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，其特征在于，所述光束整形单元采用对红外至太赫兹波段的高频电磁脉冲的透过率高于预设阈值的材料制成且能够聚焦，焦距为2cm。4.根据权利要求1所述的用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，其特征在于，所述光束整形单元设置在所述可调频高频电磁波源出口的3cm处。5.根据权利要求1所述的用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，其特征在于，所述光纤采用内径为9-12...
【专利技术属性】
技术研发人员：常超，舒友生，乔智，刘熹，吴开结，黄崟东，张子义，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。