[發明專利]一種光遺傳刺激促進皮質脊髓束再生修復脊髓損傷的裝置

有效

• 申請號: 201910103715.2
• 申請日: 2019-02-02
• 公開（公告）號: CN109701166B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 曾湘;馬瑗鍰;曾園山;位慶帥;王軍華
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: A61N5/06
• 分類號: A61N5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于光遺傳刺激活化大范圍腦皮層促進皮質脊髓束再生以修復脊髓損傷的裝置，其包括：發光二極管(light?emitting?diode，LED)作為光刺激的光源，即LED光源，與所述LED光源電連接的第一波形發生器和第二波形發生器；所述第一波形發生器控制所述LED光源的波形為CMOS波，電壓為4.5V，頻率為5Hz，占空比為1.7％；所述第二波形發生器控制外部觸發信號，第二波形控制器的參數為：CMOS波，電壓為5V，頻率為4.17mHz，占空比為50％；

該裝置：(1)只在大腦皮層表面進行光照刺激，不侵入腦組織；(2)采用藍光發光二極管(light?emitting?diode，LED)作為光刺激的光源；(3)引起大腦皮層第五層錐體神經元特異性表達光敏離子通道蛋白(channelrhodopsin2，ChR2)；(4)單個LED燈光照范圍大于0.5×0.5平方厘米；(5)藍光特異性地活化第五層錐體神經元；(6)脊髓損傷后，藍光活化第五層錐體神經元促進其軸突，即皮質脊髓束出芽或者再生；(7)所述藍光活化促進皮質脊髓束出芽或者再生能促進脊髓損傷后神經功能修復。

2.根據權利要求1所述的用于光遺傳刺激活化大范圍腦皮層促進皮質脊髓束再生以修復脊髓損傷的裝置，還具有以下特征：(1)使用藍光LED燈作為光刺激的光源，以擴大光照面積，從而活化大片腦區，包括運動皮層、感覺皮層、視皮層、聽皮層在內的淺表腦區；(2)LED燈的光強、頻率以及波寬能實現調控，以達到需要的光刺激參數。

3.根據權利要求1所述的用于光遺傳刺激活化大范圍腦皮層促進皮質脊髓束再生以修復脊髓損傷的裝置，還具有以下特征：皮層第五層錐體神經元特異性表達陽離子和陰離子的光敏離子通道蛋白，還包括：ChR1，NpHR以及基因改造的eNpHR3.0，Arch，ArchT，eBR，Mac以及基因改造的eArch3.0，eArchT3.0和eMac3.0，Jaws，NsXeR。

4.根據權利要求1所述的用于光遺傳刺激活化大范圍腦皮層促進皮質脊髓束再生以修復脊髓損傷的裝置，還具有以下特征：(1)在不損傷腦組織的情況下進行光刺激，增強神經元電活動，促進脊髓損傷后皮質脊髓束的出芽或再生；(2)進行大范圍的光刺激，增強大片腦區的神經元電活動，促進脊髓損傷后大量皮質脊髓束的出芽或再生；(3)特異性針對神經元的光刺激，避免了對膠質細胞及其他細胞的影響，從而特異地增強神經元電活動。

5.根據權利要求1所述的用于光遺傳刺激活化大范圍腦皮層促進皮質脊髓束再生以修復脊髓損傷的裝置，還具有以下特征：此裝置光源還包括黃光、橙光、紅光在內的LED燈，配合相應的光敏離子通道蛋白，從而實現抑制和調節大片腦區的神經元活動，包括運動皮層、感覺皮層、視皮層、聽皮層，從而減少神經元軸突出芽或者再生，從而達到調控神經元軸突或突觸過度生長的目的。