1、的瞬时温度梯度引起神经产生的动作电位，具体机制可能是激光照射的生物组织吸收光传导中的能量从而引发光热效应，温度升高时，导致电导率增大引起钠通道激活，爆发动作电位，另外种可能性就是存在热敏通道，温度升高时，通道打开，离子通透性变化，细胞膜电位变化，最终产生动作电位。计算软件中模拟组织温度场分布的依据是生物传热方程，软件正是通过求解线缆方程，得到神经元在不同时刻的膜电压。实验方法运用电脑软件和进行仿真和分析。步骤查找文献确定豚鼠初级视皮层的物理参数，并明确激光与豚鼠初级视皮层之间的光。
2、计论文题目近红外激光诱发神经冲动的理论模型研究选题依据包括目的意义国内外现状和发展趋势，主要参考文献目的通过建立激光照射豚鼠初级视皮层的生理模型，以及后续的仿真分析，从理论上对激光诱发神经冲动的机理进行分析，为实际动物实验提供参考。意义神经功能性疾病是医学界面临的大难题，通过施加外界刺激,诱发神经传导通路中受损神经下行的神经产生神经冲动以重建神经功能，是治疗该类疾病的有效手段。目前施加的外界刺激大致有化学方法热方法和电方法等。红外激光神经刺激是近几年才开始的个新热门课题，目前尚处。
3、血管神经，同样记录到神经兴奋信息。然而激光刺激神经产生动作电位的机制尚未明确，目前对于此机制的研究尚少。激光与生物组织之间的效应有光机械作用光化学作用光电作用光热作用等，等通过实验论证光机械光化学光电等作用产生的能量不足以诱发神经冲动，他们认为是光热作用产生的瞬时温度差导致神经膜上的离子通道活性改变，从而引起膜内外电势差的改变，最终爆发动作电位，本研究就基于此机理，预从理论上建立模型研究激光诱发神经兴奋的具体过程，并结合前期的动物实验结果验证是否是温度差引起神经兴奋。主要参考文献。
4、导意义。国内外现状和发展趋势相比于电刺激的研究，红外激光神经刺激应用于神经功能修复起步较晚，目前只在实验阶段，尚未进入临床应用，更没有相关产品上市。目前研究红外激光刺激神经的科研机构主要在美国，国内目前还尚未见报道。美国范德比尔特大学的研究小组，采用波长为的钬激光和波长在的脉冲式自由电子激光刺激豚鼠的坐骨神经，都成功记录到了神经复合动作电位和肌肉复合动作电位。随后，他们对豚鼠的面神经海马组织切片以及感觉运动皮层相继进行了近红外激光照射实验，都成功记录到了动作电位，他们还在此基础上。
5、预从理论上建立模型研究激光诱发神经兴奋的具体过程，并结合前期的动物实验结果验证是否是温度差引起神经兴奋。主要参考文献神经冲动的机理进行研究。重点解决的问题查找文献确定豚鼠初级视皮层的物理参数，并明确激光与豚鼠初级视皮层之间的光生物效应及其参数学会使用有限元仿真软件的使用并利用所查参数建立模型对激光照射初级视皮层进行仿真。预期目标完成激光照射初级视皮层的有限元模型，并对激光刺激诱发神经冲动的机理进行推测。三研究设计方案包括研究设计方法技术路线，理论分析计算实验方法和步骤及其可行性，。
6、实验阶段。激光器发出特定波长的低能量激光连续或不同脉宽不同频率的脉冲信号，通过连接到激光器的光纤输出，取代电刺激直接照射神经，同样可以引起神经兴奋，具有与电刺激类似的作用。激光刺激因其高空间分辨率与神经组织无需接触等优点成为治疗该类疾病的个较新研究热点。然而，对此方法的研究大都处在基础阶段，激光诱发神经冲动的机理尚不明确，这也成为此方法研究的主要瓶颈。本论文通过建立激光照射豚鼠初级视皮层的生理模型，并对其进行仿真分析，试解释激光照射下的神经冲动产生机理，对后续的实际动物实验具有指。
7、物效应及其参数在老师指导下学会使用有限元仿真软件的使用并利用所查参数建立模型对激光照射初级视皮层进行仿真。可行性利用现有电脑技术手段可以完成以上工作，但使用建立温度引起神经产生动作电位的生理模型阶段可能会遇到部分问题，如下所述。可能出现的技术问题使用建立神经模型中，里面很多离子通道在激光照射时的具体变化可能找不到参考激光与生物组织的效应比较复杂，与之有关的参数很多，而且不同波长的激光与不同的组织相互作用对应的参数不同，所以在查找参数上面工作量较大。解决方法查找文献，引用已经验证过。
8、的参数来建立模型，必要时经过试验来测试具体参数。四创新之处本研究可通过建立激光照射豚鼠初级视皮层的生理模型，探讨激光诱发神经冲动的机理，可为将来建立种新型的视皮层视觉假体提供理论依据。五工作基础及条件前期已经开展激光照射豚鼠初级视皮层的动物实验，并取得了些结果，可以为理论模型提供参考。主要的工作都是理论仿真，可以利用和两个软件来实现。毕业设计论文工作计划时间工作内容预期结果年年年月答辩查找文献确定豚鼠初级视皮层的物理参数，并明确激光与豚鼠初级视皮层之间的光生物效应及其参数，确认所。
9、实验发现了波长为的激光二极管可兴奋豚鼠的前庭神经。北卡罗来纳大学夏诺特分校的运用波长为的铥光纤耦合输出激光照射海绵状血管神经，同样记录到神经兴奋信息。然而激光刺激神经产生动作电位的机制尚未明确，目前对于此机制的研究尚少。激光与生物组织之间的效应有光机械作用光化学作用光电作用光热作用等，等通过实验论证光机械光化学光电等作用产生的能量不足以诱发神经冲动，他们认为是光热作用产生的瞬时温度差导致神经膜上的离子通道活性改变，从而引起膜内外电势差的改变，最终爆发动作电位，本研究就基于此机理，。
10、能出现的技术问题及解决办法研究方法结合和对近红外激光诱发神经冲动进行仿真和机理研究。技术路线本研究首先记录实际动物实验得到神经冲动时的激光参数以及实际温度升高情况，然后通过有限元软件建立的理论模型模拟激光照射时神经的温度变化并将其与实际试验做对比，以此来验证温度梯度引起神经产生动作电位的假设。并在此基础上，争取利用软件建立温度引起神经产生动作电位的生理模型，为后续动物实验作指导。理论分析目前，激光照射神经，使得神经爆发神经冲动的机理尚在研究中，但大多科学家倾向认为是激光照射神经产。
11、析了不同波长不同能量不同脉宽和频率的激光对激发动作电位的影响，奠定了红外激光刺激修复神经功能的基础。另有美国西北大学的研究小组将红外激光刺激应用于听觉功能的恢复，利用波长为的钬激光和波长分别为的脉冲式激光二极管刺激豚鼠耳蜗内的听觉神经纤维，并成功记录到了动作电位，此外，美国汉诺威医学院的等人在年发现用激光照射豚鼠内耳同样能记录到动作电位。同样在年美国华盛顿大学的等通过实验发现了波长为的激光二极管可兴奋豚鼠的前庭神经。北卡罗来纳大学夏诺特分校的运用波长为的铥光纤耦合输出激光照射海绵。
12、建立的模型参数，进行几何建模。熟悉软件，建立温度引起神经产生动作电位的生理模型，解释激光诱发产生神经冲动的机理。完成毕业论文写作工作。能够成功建立激光照射初级视皮层仿真模型。并推理出激光诱发神经冲动的可能机理。完成毕业论文。起止工作时间预计答辩时间指导教师的具体意见签名年月日学系意见负责人签名或盖章年月日学院意见负责人签名或盖章年月日暨南大学本科生毕业设计论文开题报告书学生姓名学号指导教师学院生命科学技术学院学系生物医学工程系专业生物医学工程毕业时间暨南大学教务处年月日拟定的毕业。
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生物医学工程开题报告书--近红外激光诱发神经冲动的理论模型研究