[发明专利]可视化光刺激系统和可视化光刺激方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可视化光刺激系统和可视化光刺激方法。

背景技术

目前对生物体内细胞进行物理刺激的方法有：深部脑核团电刺激(Deep brain  stimulation，DBS)和经颅重复性低频磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation， TMS)。深部脑核团电刺激是利用脑立体定向手术在脑内某一特殊位置植入电 极，通过刺激发生器产生脉冲，对脑深部神经核团进行慢性电刺激。经颅重复 性低频磁刺激是一种无创伤的在大脑外部对神经细胞进行刺激的电生理技术。 经颅重复性低频磁刺激的作用原理是以一个快速电流脉冲产生瞬间磁场，该磁 场穿过颅骨，引起邻近神经组织产生继发电流，神经细胞去极化，从而产生刺 激或阻断脑组织的电活动。

但是，上述物理刺激方法都不能直接观察到作用细胞的变化情况。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述物理刺激方法不能直接观察到作用细胞的变化 情况的问题，提供一种可以直接观察到作用细胞的变化情况的可视化光刺激系 统。

一种可视化光刺激系统，包括第一激光通路、第二激光通路、荧光信号通 路；所述第一激光通路用于产生第一激光以照射导入了光敏感基因的细胞群， 所述光敏感基因为使细胞膜发生去极化而兴奋的兴奋型通道蛋白基因或使细胞 膜复极化而抑制细胞活性的抑制型通道蛋白基因；所述第二激光通路用于产生 第二激光以逐点扫描细胞群；所述荧光信号通路用于接收由第二激光激发的荧 光信号，传输荧光信号，提取荧光信号，对荧光信号进行扫描，将第二激光和 荧光信号分离，对分离后的荧光信号过滤、聚焦、滤波和检测处理，并将处理 后的荧光信号转换为图像数据。

优选的，还包括电信号通路，所述电信号通路用于采集细胞的电信号，并 将电信号转换为图像数据。

优选的，还包括生理信号检测装置，所述生理信号检测装置用于检测生理 信号。

优选的，所述生理信号检测装置包括PH值检测装置、离子浓度检测装置、 腺体分泌物活性检测装置，所述PH值检测装置用于检测组织外液的PH值，所 述离子浓度检测装置用于检测组织外液各种离子的浓度变化，所述腺体分泌物 活性检测装置用于检测细胞分泌的各种神经递质、消化液的浓度和活性变化。

优选的，还包括药物注射装置和清除成像干扰装置，所述药物注射装置用 于微量注射药物，所述清除成像干扰装置用于清除第二激光扫描点处的血液。

优选的，所述第一激光通路的第一光纤、第二激光通路的光学头、电信号 通路的微电极、PH值检测装置的PH值检测头、离子浓度检测装置的离子浓度 检测头、腺体分泌物活性检测装置的腺体分泌物活性检测头、药物注射装置的 药物注射头、清除成像干扰装置的微吹风机是整合在一个探测头中。

优选的，所述第一激光通过第一光纤传输，所述第二激光和荧光信号通过 光纤束中的一根第二光纤传输。

优选的，还包括连接阀，所述连接阀连接第一光纤和光纤束。

优选的，所述第一激光通路包括信号源、第一光源和第一光纤，所述第一 光源用于发射第一激光，所述信号源用于调节第一光源的激光发射参数，所述 第一光纤用于传输第一激光。

优选的，所述第一光纤的直径范围是200μm-400μm。

优选的，所述第一激光是蓝光或黄光。

优选的，所述蓝光的波长是473nm，所述黄光的波长是593nm。

还提供一种可视化光刺激方法。

一种可视化光刺激方法，包括：产生第一激光以照射导入了光敏感基因的 细胞群，所述光敏感基因为使细胞膜发生去极化而兴奋的兴奋型通道蛋白基因 或使细胞膜复极化而抑制细胞活性的抑制型通道蛋白基因；产生第二激光以逐 点扫描所述细胞群；接收由第二激光激发的荧光信号，传输荧光信号，提取荧 光信号，对荧光信号进行扫描，将第二激光和荧光信号分离，对分离后的荧光 信号过滤、聚焦、滤波和检测处理，并将处理后的荧光信号转换为图像数据。

优选的，所述产生第一激光以照射导入了光敏感基因的细胞群包括：调制 第一激光的发射参数；发射第一激光；通过第一光纤传输。

优选的，还包括：采集电信号，并将电信号转换为图像数据。

优选的，还包括：采集生理信号，并对生理信号进行处理。