一种面向脑重大疾病的红外光神经调控方法、存储介质技术

本发明专利技术提供一种面向脑重大疾病的红外光神经调控方法及存储介质，包括：基于阿尔兹海默病动物模型，设计精准调节动物行为的红外光调控系统；基于动物模型上的调控系统，设计针对临床阿尔兹海默病患者的红外光调控系统。本发明专利技术利用微/无创的红外光神经调控系统，通过脑立体定位仪将红外光光纤植入到模型动物的特定脑区，或者可穿戴式电极无需植入就可以精确定位临床病人的特定脑区；使光源作用于与病理特征直接相关的脑区或神经环路，以实现精准调控和机制的阐明。本发明专利技术的技术方案解决了现有技术中灯光刺激特别是可见光的高频闪烁会对视觉系统造成伤害以及现有光调控系统主要是通过视觉系统传入，调控方式和效果不一的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种面向脑重大疾病的红外光神经调控方法、存储介质


[0001]本专利技术涉及医用设备
，具体而言，尤其涉及一种面向脑重大疾病的红外光神经调控方法、存储介质。

技术介绍

[0002]阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)是一种起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病。临床上以记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变等全面性痴呆表现为特征，病因迄今未明。根据发病形式的不同，可分为散发性阿尔兹海默病和家族性阿尔兹海默病。其中，散发性阿尔兹海默病占阿尔兹海默病患者的90％以上，而家族性阿尔兹海默病呈常染色体显性遗传，大多在65岁之前发病，主要是由淀粉样前体蛋白基因(APP)、早老素
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1基因及早老素
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2基因突变引起。但是，阿尔兹海默病的具体病因仍不明确且目前无法治愈。因此，对阿尔兹海默病的预防、诊断和治疗是近年来神经退行性疾病领域的研究热点。
[0003]目前，阿尔兹海默病的主要治疗手段可分为药物治疗和和非药物治疗：药物治疗主要是抗痴呆药物，包括胆碱能抑制剂、NMDA受体抑制剂和复合制剂；非药物治疗主要有日常干预包括均衡饮食、运动、社交等以及手术治疗包括脑深部电刺激和人源神经干细胞治疗。但是现阶段阿尔茨海默病的药物治疗并不乐观，可用的药物很有限，并且药物治疗并不能逆转病程，只能改善症状；非药物治疗涉及的患者很少而且个体差异性很大。因此，急需一种安全的有效的阿尔兹海默病预防和治疗方法。
[0004]红外光(Infrared，IR)是频率介于微波与可见光之间的电磁波，是电磁波谱中频率为0.3THz～400THz，对应真空中波长为1mm～750nm辐射的总称。红外光可分为三部分，即近红外光，波长为(3～2.5)μm～(1～0.75)μm之间；中红外光，波长为(40～25)μm～(3～2.5)μm之间；远红外光，波长为1500μm～(40～25)μm之间。红外光具有很强的热效应，它能够与生物体内大多数无机分子和有机大分子发生共振，使这些分子运动加速并相互摩擦，进而产生热量，因此红外光可以用于加热，也可以应用于分子光谱研究中。法国格勒诺布尔
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阿尔卑斯大学Alim
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Louis Benabid教授实验室将NIR光纤植入帕金森模型猴子SNc脑区，发现可以改善其运动模式并显著减少细胞死亡、降低氧化应激水平，证明了NIR为神经退行性疾病提供了神经保护作用。德国海德堡大学Werner Hunstein教授实验室将β
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淀粉样蛋白转化到人神经母细胞瘤细胞，使用NIR处理细胞后显著增加了ATP水平和总细胞数量，同时减少了β
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淀粉样蛋白聚集体，证明了NIR对阿尔兹海默病病理特征的作用效果。美国麻省理工大学Li
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Huei Tsai教授实验室对阿尔兹海默病模型小鼠进行40Hz可见光的视觉刺激，可显著减少Aβ的沉积并增加小胶质细胞的数目和对Aβ斑块的围绕，首次证明补充阿尔兹海默病40Hz振荡缺陷可以缓解其病情。复旦大学舒友生教授课题组使用5.8μm中红外光处理细胞，可以改变神经元的放电频率、动作电位的波形，并阐明中红外光的作用效果可能是通过与离子通道共振实现的。上海交通大学魏勋斌教授对阿尔兹海默病模型小鼠APP/PS1进行1070nm 10Hz中红外光视觉刺激，可显著改善该小鼠的学习记忆能力和病理特
征。但上述实验结果均存在一定不足，即均为视觉刺激，不能实现特定脑区的精准调控，不利于机制的研究与阐明。
[0005]综上所述，目前研究所涉及到的光治疗设备主要为灯光设备，即通过在环境中安装特定频率或波长的LED灯以达到治疗的目的，但某些频率的灯光刺激特别是可见光的高频闪烁会对视觉系统造成伤害。目前研究所涉及到的光调控系统主要是通过视觉系统传入，调控方式和效果不一。主要原因在于这种简单的调控方式可能涉及更复杂的神经环路和信号通路。

技术实现思路

[0006]根据上述提出的技术问题，提供一种面向脑重大疾病的红外光神经调控方法。本专利技术主要利用微/无创的红外光神经调控系统，通过脑立体定位仪将红外光光纤植入到特定的脑区，或者可穿戴式电极无需植入就可以精确定位特定脑区；使光源作用于与病理特征直接相关的脑区或神经环路，以实现精准调控和机制的阐明。
[0007]本专利技术采用的技术手段如下：
[0008]一种面向脑重大疾病的红外光神经调控方法，包括：
[0009]基于阿尔兹海默病动物模型，设计精准调节动物行为的红外光调控系统；
[0010]基于动物模型上的红外光调控系统，设计针对临床阿尔兹海默病患者的红外光调控系统。
[0011]进一步地，所述设计的精准调节动物行为的红外光调控系统，包括：近红外光二极管、微米级别光纤、脑立体定位仪、控制板以及直流电源；其中：
[0012]近红外光二极管连接微米级别光纤，通过脑立体定位仪将连接微米级别光纤的近红外光二极管植入特定脑区，再通过导线将微米级别光纤与控制板和直流电源相连，实现特定脑区的神经调控。
[0013]进一步地，所述近红外光二极管连接微米级别光纤，包括：
[0014]将微米级别光纤通过UV固化胶水垂直粘在近红外光二极管的发光中心，并在外部套上大小合适的不锈钢毛细管，使用不透光胶水将毛细管固定，并覆盖微米级别光纤外的近红外光二极管，使近红外光二极管不透光。
[0015]进一步地，所述设计的针对临床阿尔兹海默病患者的红外光调控系统，包括：光纤刺激模块、电源控制模块、行为检测模块；其中：
[0016]光纤刺激模块，用于进行特定频率的光刺激，调控神经环路，改善临床表征；
[0017]电源控制模块，通过导线连接光纤刺激模块，用于使光源以特定频率和时间窗进行闪烁刺激；
[0018]行为检测模块，用于通过行为学检测验证光学神经调控的作用效果。
[0019]进一步地，所述光纤刺激模块包括植入电极或可穿戴式电极，用于将光纤植入或聚焦到特定脑区。
[0020]进一步地，所述电源控制模块包括直流电源和频率控制板，直流电源和频率控制板均通过导线连接光纤刺激模块。
[0021]本专利技术还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时，执行上述面向脑重大疾病的红外光神经调控方法。
[0022]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0023]1、本专利技术提供的面向脑重大疾病的红外光神经调控方法，其设计的精准调节动物行为的红外光调控系统和针对阿尔兹海默病患者行为的调控系统同时兼具小型化、低功耗、微/无创、可摆脱频率限制、精准治疗等优势，可适用包括阿尔兹海默病在内的多种神经系统疾病。
[0024]2、本专利技术提供的面向脑重大疾病的红外光神经调控方法，利用微/无创的红外光神经调控系统，通过脑立体定位仪将红外光光纤植入到特定的脑区，或者可穿戴式电极无需植入就可以精确定位特定脑区；使光源作用于与病理特征直接相关的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向脑重大疾病的红外光神经调控方法，其特征在于，包括：基于阿尔兹海默病动物模型，设计精准调节动物行为的红外光调控系统；基于动物模型上的红外光调控系统，设计针对临床阿尔兹海默病患者的红外光调控系统。2.根据权利要求1所述的面向脑重大疾病的红外光神经调控方法，其特征在于，所述设计的精准调节动物行为的红外光调控系统，包括：近红外光二极管、微米级别光纤、脑立体定位仪、控制板以及直流电源；其中：近红外光二极管连接微米级别光纤，通过脑立体定位仪将连接微米级别光纤的近红外光二极管植入特定脑区，再通过导线将微米级别光纤与控制板和直流电源相连，实现特定脑区的神经调控。3.根据权利要求2所述的面向脑重大疾病的红外光神经调控方法，其特征在于，所述近红外光二极管连接微米级别光纤，包括：将微米级别光纤通过UV固化胶水垂直粘在近红外光二极管的发光中心，并在外部套上大小合适的不锈钢毛细管，使用不透光胶水将毛细管固定，并覆盖微米级别光纤外的近红外光二极管，使近红外光二极管不透光。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝爽，程同蕾，付俊，孙笑宇，周雪，韩悦，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：