[发明专利]一种低频脉冲超声激活神经元的成像装置及操作方法

说明书

本发明公开一种低频脉冲超声(Low intensity pulsed ultrasound)激活神经元的成像装置及操作方法，该装置包括低频脉冲超声激发器、载物台和显微镜；所述低频脉冲超声激发器布置在所述载物台的上方，所述显微镜布置在载物台下方；所述载物台，用于放置装有神经元的培养皿；低频脉冲超声激发器，用于向培养皿内的神经元发射低频脉冲超声波，对神经元进行机械刺激产生激活或者抑制的生物学效应；显微镜，用于向培养皿内的神经元发射激发光，并通过折射回来的散射光对养皿内的神经元进行观察。本发明保证了神经元的完整性和存活率，可更好的对神经元进行研究。

技术领域

本发明涉及医学工程技术领域，具体涉及一种低频脉冲超声激活神经元的成像装置及操作方法。

背景技术

人体视路神经系统是视觉传导的通路。从视神经开始，经视交叉、视束、外侧膝状体、视放射至皮质视中枢。视网膜上的神经细胞在受到光刺激后，产生神经冲动，通过神经系统传至大脑中的视觉中枢。而视神经损伤或持续性高眼压会导致视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells)的大量死亡。目前，通常采用“光遗传学”、深部脑刺激和非损伤性的“磁遗传学”，光遗传学和深部脑刺激需要在大脑里植入光纤或者金属电极，会对患者造成直接损伤，也是限制后期临床应用的一大障碍；非损伤性的“磁遗传学”通过外部磁场刺激，激活大脑特定的区域，但是非损伤性的“磁遗传学”由于充满变数而受到了相关研究人士的质疑和探讨。因此，亟待提出一种激活神经元的无损伤成像装置，以便保证神经元的完整性和存活率，从而更好的对神经元进行研究。而低频脉冲超声影像学已应用于临床几十年，其安全性和影像技术指标已得到医学界的公认。最近研究发现，低频脉冲超声不仅具有影像功能，且能够在特定场强和时间窗内可以激活靶组织和靶细胞，从而保护损伤组织或者促进组织再生。然而，其进一步的神经系统功效未得到阐释，主要是由于研究者尚未界定低频能量与时间窗在靶组织和靶细胞的作用阈值。我们在前期研究中，主要针对视网膜和视神经进行能量和时间窗的探索性研究，发现了特定的保护性阈值，并能够开启靶组织和靶细胞相应的激活信号通路，从而未低频脉冲超声进一步的组织和细胞保护、再生研究提供借鉴和参考。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种低频脉冲超声激活神经元的成像装置及操作方法，保证了神经元的完整性和存活率，可更好的神经元进行研究。

本发明提供了一种低频脉冲超声激活神经元的成像装置，包括低频脉冲超声激发器、载物台和显微镜；所述低频脉冲超声激发器布置在所述载物台的上方，所述显微镜布置在载物台下方；所述载物台，用于放置装有神经元的培养皿；低频脉冲超声激发器，用于向培养皿内的神经元发射低频脉冲超声波，对神经元进行机械刺激产生激活或者抑制的生物学效应；显微镜，用于向培养皿内的神经元发射激发光，并通过散射回来的散射光对养皿内的神经元进行观察。

优选地，所述低频脉冲超声激发器的输出能量范围为1kHz6.9-7.4J，低频脉冲超声激发器的处理时间为110s-130s。

优选地，所述低频脉冲超声激发器的输出能量范围为1kHz2.8-3.1J，低频脉冲超声激发器的处理时间为50s-70s。

优选地，所述低频脉冲超声激发器的功率密度不大于450mW/cm2。

本发明还提供了一种低频脉冲超声激活神经元的成像装置的操作方法，使用如上所述的低频脉冲超声激活神经元的成像装置，包括如下步骤：

S1：将装有待检测神经元的培养皿放在载物台上；

S2：调节低频脉冲超声激发器，使低频脉冲超声激发器的发射超声波端浸入培养皿中的培养液中，且低频脉冲超声激发器发出的超声声场与培养皿中待测神经元细胞的距离为4mm-9mm；

S3：通过显微镜观察培养皿中神经元的特性。

本发明的有益效果：