[发明专利]一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置

说明书

本发明提供了一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，包括：可调频高频电磁波源、光束整形单元、光纤耦合器、多维度微调平台、光纤和电生理检测设备；可调频高频电磁波源，用于产生高频电磁脉冲；光束整形单元，用于将可调频高频电磁波源产生的高频电磁脉冲整形并聚焦到光纤输入端；光纤耦合器，用于固定光纤输入端；多维度微调平台，用于将光纤输入端和光斑微调对准；光纤，用于接收高频电磁脉冲，并通过光纤输出端将高频电磁脉冲引入脑神经系统；电生理检测设备，用于检测脑神经系统被高频电磁脉冲刺激后的组织活性。本发明通过光纤系统将高频电磁信号精确引入动物神经系统，实现了对动物神经系统微创、高靶向性和高效率的调控与增强。

技术领域

本发明涉及脑神经刺激技术领域，具体涉及一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置。

背景技术

脑作为高等动物神经系统的主要部分，分布了大量由神经细胞集中而成的神经中枢。同时也是动物产生认知的主要器官。认知功能是机体认识和获取知识的加工过程，增强认知功能可以提升感知能力、记忆能力和思维能力。如何增强大脑认知功能一直是研究人员努力的方向。目前我们可以通过神经调控对脑神经组织的活性进行调整，使得脑功能增强。

神经调控是采用植入性和非植入性的技术，用物理或化学等方法改变中枢和外周神经活性，从而达到使神经系统抑制或兴奋的调节作用，对治疗癫痫、帕金森症、阿尔茨海默病等神经系统疾病具有重大意义。正因如此，科研人员们致力于不断的探索精准高效的调控方法。

现有的主流神经调控的刺激方式有药物/化学调控、电刺激调控、光遗传调控、超声波调控、磁刺激调控等等，但是各种方式都有不尽人意之处，例如药物化学刺激需要施用药物，药物的持续时间和副作用难以控制。电刺激法虽然可以控制作用效果，但是需要植入刺激电极，造成较大创伤；磁刺激调控例如经颅磁刺激不需要植入，但是靶向性差，难以聚焦在特定的作用点；光遗传的方法可以高效的进行神经刺激调控，空间分辨率高，但是依赖转基因工程与光敏蛋白；超声刺激能够直接低入侵性的进行刺激，但是受到组织影响大，容易经过不同密度的组织后产生作用焦点漂移，作用点错位。因此迫切需要开发一种新的刺激效果好、侵入程度低的神经调控刺激装置。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置。

具体地，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种用于增强大脑认知功能的脑神经刺激装置，包括：可调频高频电磁波源、光束整形单元、光纤耦合器、多维度微调平台、光纤和电生理检测设备；

所述可调频高频电磁波源，用于产生位于红外至太赫兹波段的高频电磁脉冲；

所述光束整形单元，用于将所述可调频高频电磁波源产生的高频电磁脉冲整形并聚焦到光纤输入端；

所述光纤耦合器，用于固定光纤输入端；

所述多维度微调平台，用于安装所述光纤耦合器，且将光纤输入端和光斑微调对准；

所述光纤，用于通过光纤输入端接收所述高频电磁脉冲，通过光纤输出端将所述高频电磁脉冲引入脑神经系统；

所述电生理检测设备，用于检测脑神经系统被所述高频电磁脉冲刺激后的组织活性。

进一步地，所述可调频高频电磁波源的可调频范围为5-11μm，最大脉冲宽度为500ns，最大重复频率为100kHz。

进一步地，所述光束整形单元采用对红外至太赫兹波段的高频电磁脉冲的透过率高于预设阈值的材料制成且能够聚焦，焦距为2cm。

进一步地，所述光束整形单元设置在所述可调频高频电磁波源出口的3cm处。

进一步地，所述光纤采用内径为9-12μm，外径为170μm，数值孔径为0.3，有效波段为1.5μm-9.5μm的多模光纤。