[发明专利]仿生神经刺激装置

说明书

本申请涉及仿生神经刺激装置的领域。

一种神经失调的替代治疗法是神经刺激疗法。这样的疗法借助于 外部或植入装置对神经组织施加电或磁刺激。在Berger等的“Brain Implantable Biomimetic Electronics as the next Era in Neural Prosthetics，”Proc.IEEE，Vol.89，#7，July 2001pp.993-1012中描述 了一种仿生神经刺激装置。该文献描述了由海马体(hippocampus)执 行的输入-输出变换的电子模型。

期望使得已知装置更适用更灵活。

阅读以下说明书和权利要求，将清楚目的和优点。从以下说明书 中将清楚，更适用更灵活的装置可用作损伤组织的修复术(prosthetic)， 并包括至少一个信号处理设备(包括前馈路径和调节路径)。前馈路 径模拟嫌疑区域传入和传出的区域之间的神经信号处理。调节路径响 应于在其他地方接收的信号而通知前馈路径。与前馈路径的输出相比， 调节路径可以进一步传出地反馈信号。

可利用此疗法潜在治疗的失调症包括：运动失调、认知失调或伤 害。特别希望的是，这样的更合适灵活的装置将在诸如帕金森氏症的 神经失调症中有用。可利用这样的装置潜在治疗的失调症的其他例子 包括：多发性硬化；癫痫症；疼痛；以及更多认知失调(如阿尔茨海 默痴呆症)、抑郁、双极人格失常、强迫症以及瘾症；可能甚至是肥 胖症。此外，可在中风或外部脑伤之后的复原治疗中使用该治疗方法。

现在将参照附图通过非限制性的例子来描述本发明的各个方面， 附图中：

图1A是病人头部中的仿生神经刺激装置和外部控制系统的示意 图。

图1B是一部分脑的电路性功能的示意视图。

图2是图1B的一部分的更详细的示意图。

图3示出了植入脑部或神经通路中的仿生神经刺激器的示意图。

图4是示出图3的装置的操作的阶段(stage)的流程图。

图5说明了中继功能。

图6说明了频率变换功能。

图7说明了脉冲链。

图8示出了图3的替代实施例。

图9A示出了输入信号。

图9B示出了相对于第一输入信号延迟了的另一输入信号。

图9C示出了神经刺激器输出。

图9D示出了替代神经刺激器输出。

在此通过引用合并以下附加专利文档：US 5,913,882； WO2005053787A1；和US20050113744A1。

图1A是包括仿生神经刺激装置102的病人头部101的示意图，仿 生神经刺激装置102配有可选的用于外部通信的天线103(示意性示 出)。其他类型的外部通信也是可能的，如连接到病人头骨外的导针 (lead)。装置102被示出为在脑内侧，但它可以被放置到其他神经通路 中，如在脊柱中。

可选的外部系统104经由天线105与装置102通信。外部系统104 向装置102提供数据，例如当医疗服务提供者检测失调症的进展或从 一些传感器检测时。外部系统104可另外或替代地对102提供辅助处 理或控制。

作为典型脑电路的例子，图1B显示了基底神经节-丘脑皮层运动 电路(Y.Temel等，Progress in Neurobiology volume 76，393-413页 (2005))。该图示出了皮层150、黑质致密部(SNc)151、壳核152、苍 白球外侧部(GPe)153、丘脑154、脑干和脊髓155、丘脑下核(STN)156 以及苍白球内侧部(GPi)157。兴奋连接标记为“+”，抑制连接标记为“-”， 调节连接标记为“m”。此电路中绘出的生理功能在例如帕金森氏症、特 发性震颤、肌张力障碍的运动疾病中受到影响。所提出的仿生神经刺 激装置较好地适合于校正这样的脑电路中的病理信号。