基于光遗传调控的人体神经接口系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于光遗传调控的人体神经接口系统及方法，系统包括：光源刺激参数设定模块，用于设定光源刺激参数并生成符合光源刺激参数的光照；神经电调控参数监测模块，用于对目标神经元进行光源刺激，并监测目标神经元经过光源刺激后引起的生物体的反应参数；对比预测模块，用于将光源刺激参数和反应参数输入至已建立的预测模型中，得到光源刺激参数和反应参数的作用关系以对人体神经接口进行分析。本发明专利技术能够通过预测模型获取经过光源刺激后的反应参数和光源刺激参数之间的关系，从而获取光源刺激参数、神经元及生物体行为之间的关系，形成一个光电物理模型来分析人体神经接口。口。口。

【技术实现步骤摘要】
基于光遗传调控的人体神经接口系统及方法


[0001]本专利技术涉及光遗传学
，尤其涉及一种基于光遗传调控的人体神经接口系统及方法。

技术介绍

[0002]光遗传学技术(Optogenetics)和微电子结合的研究具有诸多明显优势，在神经科学、细胞生物学、生物医学等领域取得了广泛的应用，具有广阔的应用前景。光遗传学的这种光的调控技术是脑机接口的一个重要方向，人体的神经接口也可以叫做脑机接口，脑机接口(Brain
‑
Computer Interface或Brain
‑
Machine Interface,BMI)作为一种不依赖脑的正常输出通路的通讯系统，实现了大脑与外部环境之间的直接信息交互。脑机接口主要可分为“脑控”和“机控”两种形式，脑控形式通过对大脑神经信号的提取和分析来实现对于外部设备的控制，机控形式则通过向大脑施加特定的刺激信号实现对于大脑活动的调控机控形式的脑机按口巳被广泛的应用于神经功能调控、感觉信息反馈等研究。
[0003]光遗传学、脑科学、人机接口最终的目的是实现通过一系列的外界手段来感知人体或者生物体的某些神经元和行为之间的关系，并非机器人的模式，而是一种通过光源的刺激手段来完成本身人体或者生物体内心激发的一些身体行为，而目前的这项技术大多局限在机器人的层面。
[0004]因此，如何设计提出一种光电的物理模型来实现思想和行为的有效连接，完成一个光电物理模型来解释这一想象，是当前课题需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于光遗传调控的人体神经接口系统及方法，用以解决现有技术中光遗传学局限在机器人的层面的缺陷，从而通过光电物理模型实现思想和行为的有效连接。
[0006]本专利技术提供一种基于光遗传调控的人体神经接口系统，包括：依次连接的光源刺激参数设定模块、神经电调控参数监测模块和对比预测模块；
[0007]光源刺激参数设定模块，用于设定光源刺激参数并生成符合所述光源刺激参数的光照；
[0008]神经电调控参数监测模块，用于将符合光源刺激参数的光照对目标神经元进行光源刺激，并监测目标神经元经过光源刺激后引起的生物体的反应参数；
[0009]对比预测模块，用于将经过符合光源刺激参数的光照刺激后得到的反应参数和生物体正常参数进行对比分析，并将所述光源刺激参数和反应参数输入至已建立的预测模型中，得到光源刺激参数和反应参数的作用关系以对人体神经接口进行分析。
[0010]根据本专利技术提供的一种基于光遗传调控的人体神经接口系统，还包括：神经元模块，与所述光源刺激参数设定模块连接，用于确定目标神经元，并将CHR2光敏感蛋白搭载在AAV无毒性的载体上植入到所述目标神经元的位置。
[0011]根据本专利技术提供的一种基于光遗传调控的人体神经接口系统，所述对比预测模块包括对比分析子模块和预测子模块；
[0012]对比分析子模块，用于将经过符合光源刺激参数的光照刺激后得到的反应参数和生物体正常参数进行对比分析，基于对比分析结果得到光源刺激对生物体正常参数的影响；
[0013]预测子模块，用于将设定好的光源刺激参数以及所述反应参数输入至已建立的预测模型中，并结合所述对比分析结果得到光源刺激参数和反应参数的作用关系以对人体神经接口进行分析。
[0014]根据本专利技术提供的一种基于光遗传调控的人体神经接口系统，所述对比分析子模块具体用于：
[0015]将经过符合光源刺激参数的光照刺激后得到的反应参数与生物体正常参数进行对比分析，得到生物体在正常情况下与光照刺激情况下的参数差值；
[0016]基于所述参数差值得到光源刺激参数对生物体正常参数的影响，并基于所述光源刺激参数对生物体正常参数的影响进一步得到光源刺激参数对目标神经元的影响。
[0017]根据本专利技术提供的一种基于光遗传调控的人体神经接口系统，还包括控制驱动模块；
[0018]所述控制驱动模块与所述光源刺激参数设定模块连接，用于基于恒压或恒流电路驱动所述光源刺激参数设定模块生成符合所述光源刺激参数的光照。
[0019]根据本专利技术提供的一种基于光遗传调控的人体神经接口系统，所述光源刺激参数设定模块包括：依次连接的参数设定子模块和光源子模块，所述光源子模块与所述神经电调控参数监测模块连接；
[0020]所述参数设定子模块，用于基于多参数优化算法设定光源刺激参数；
[0021]所述光源子模块，用于生成符合所述光源刺激参数的光照。
[0022]根据本专利技术提供的一种基于光遗传调控的人体神经接口系统，所述光源子模块为Micro LED光源；
[0023]其中，所述Micro LED光源为点光源或光源阵列。
[0024]根据本专利技术提供的一种基于光遗传调控的人体神经接口系统，所述光源刺激参数包括光源的发光方式、光强度、光频率、光的驱动电压、光的驱动电流、光的温度以及光源的形状中的至少一种。
[0025]本专利技术还提供一种基于光遗传调控的人体神经接口方法，包括：
[0026]设定光源刺激参数并生成符合所述光源刺激参数的光照；
[0027]将符合光源刺激参数的光照对目标神经元进行光源刺激，并监测目标神经元经过光源刺激后引起的生物体的反应参数；
[0028]将经过符合光源刺激参数的光照刺激后得到的反应参数和生物体正常参数进行对比分析，并将所述光源刺激参数和反应参数输入至已建立的预测模型中，得到光源刺激参数和反应参数的作用关系以对人体神经接口进行分析。
[0029]根据本专利技术提供的一种基于光遗传调控的人体神经接口方法，将经过符合光源刺激参数的光照刺激后得到的反应参数和生物体正常参数进行对比分析，并将所述光源刺激参数和反应参数输入至已建立的预测模型中，得到光源刺激参数和反应参数的作用关系以
对人体神经接口进行分析，包括：
[0030]将经过符合光源刺激参数的光照刺激后得到的反应参数和生物体正常参数进行对比分析，基于对比分析结果得到光源刺激对生物体正常参数的影响；
[0031]将设定好的光源刺激参数以及所述反应参数输入至已建立的预测模型中，并结合所述对比分析结果得到光源刺激参数和反应参数的作用关系以对人体神经接口进行分析。
[0032]根据本专利技术提供的一种基于光遗传调控的人体神经接口方法，将所述反应参数和生物体正常参数进行对比分析，基于对比分析结果得到光源刺激对生物体正常参数的影响，包括：
[0033]将经过符合光源刺激参数的光照刺激后得到的反应参数与生物体正常参数进行对比分析，得到生物体在正常情况下与光照刺激情况下的参数差值；
[0034]基于所述参数差值得到光源刺激参数对生物体正常参数的影响，并基于所述光源刺激参数对生物体正常参数的影响进一步得到光源刺激参数对目标神经元的影响。
[0035]本专利技术提供的基于光遗传调控的人体神经接口系统及方法，通过光源刺激参数设定模块设定光源刺激参数并生成符合光源刺激参数的光照，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光遗传调控的人体神经接口系统，其特征在于，包括：依次连接的光源刺激参数设定模块、神经电调控参数监测模块和对比预测模块；光源刺激参数设定模块，用于设定光源刺激参数并生成符合所述光源刺激参数的光照；神经电调控参数监测模块，用于将符合光源刺激参数的光照对目标神经元进行光源刺激，并监测目标神经元经过光源刺激后引起的生物体的反应参数；对比预测模块，用于将经过符合光源刺激参数的光照刺激后得到的反应参数和生物体正常参数进行对比分析，并将所述光源刺激参数和反应参数输入至已建立的预测模型中，得到光源刺激参数和反应参数的作用关系以对人体神经接口进行分析。2.根据权利要求1所述的光遗传调控的人体神经接口系统，其特征在于，还包括：神经元模块，与所述光源刺激参数设定模块连接，用于确定目标神经元，并将CHR2光敏感蛋白搭载在AAV无毒性的载体上植入到所述目标神经元的位置。3.根据权利要求1所述的光遗传调控的人体神经接口系统，其特征在于，所述对比预测模块包括对比分析子模块和预测子模块；对比分析子模块，用于将经过符合光源刺激参数的光照刺激后得到的反应参数和生物体正常参数进行对比分析，基于对比分析结果得到光源刺激对生物体正常参数的影响；预测子模块，用于将设定好的光源刺激参数以及所述反应参数输入至已建立的预测模型中，并结合所述对比分析结果得到光源刺激参数和反应参数的作用关系以对人体神经接口进行分析。4.根据权利要求3所述的光遗传调控的人体神经接口系统，其特征在于，所述对比分析子模块具体用于：将经过符合光源刺激参数的光照刺激后得到的反应参数与生物体正常参数进行对比分析，得到生物体在正常情况下与光照刺激情况下的参数差值；基于所述参数差值得到光源刺激参数对生物体正常参数的影响，并基于所述光源刺激参数对生物体正常参数的影响进一步得到光源刺激参数对目标神经元的影响。5.根据权利要求1所述的光遗传调控的人体神经接口系统，其特征在于，还包括控制驱动模块；所述控制驱动模块与所述光源刺激参数设定模块连接，用于基于恒压或恒流电路驱动所述光源刺激参数设定模块生成符合所述光源刺激参数的光照。6.根据权利要求1所述的光遗传调控的人体神经接口系统，其特征在于，所述光源刺激参数设定模块包括：依次连接的参数设定子模块和光源子模块，所述光源子模块与所述神经电调控参数监测模块连接；所述参数设定子模块，用于基于多参数优化算法设定光源刺激参数；所述光源子模块，用于生成符合所述光源刺激参数的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉彦平，王文思，陈旺鑫，王明晨，马一鸣，王晓雯，魏韵璋，赵燕冉，刘文涛，赵伯言，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：