一种光遗传学实验方法与系统【中国发明】

一、专利名称及专利号

名称：《一种光遗传学实验方法与系统》

专利号：ZL201911184827.1

二、应用领域

本发明涉及生物医学工程技术领域，特别涉及一种光遗传学实验方法与系统。

三、专利说明

1、摘要：

本发明适用于生物医学工程技术领域，提供了一种光遗传学实验方法与系统，基于波前整形技术，方法包括：求解一段形状固定的多模光纤的输入端和输出端之间的传输矩阵；将多模光纤的输出端植入实验目标颅内空间；根据所述光学刺激的空间位置，以及所述多模光纤的传输矩阵，对输入多模光纤的面阵光进行波前补偿，补偿面阵光在从输出端出射后，能够在光学刺激的空间位置处实现聚焦。本发明提供的光遗传学试验方法，可以在多模光纤的输出端的视场范围内的实现精确的光学刺激，大大加强了光遗传学实验中光刺激的空间选择性，使之提高到细胞尺寸的精确度，能够对特定的神经细胞实现精确的光刺激。

2、背景：

斯坦福大学Karl Deisseroth实验室通过在神经细胞中表达光敏蛋白，响应不同波长的光刺激实现对神经功能的调控，宣布人类正式拥有了精准操控大脑的工具—光遗传学(Optogenetics)。光遗传学是一门诞生于21世纪的生物医学工程科学，目前尚处于迅速发展时期，该领域整合了光学、生物基因操作技术、电生理以及软件编程等多门学科。以往，人们对神经元之间作用的相互理解仅仅停留在相关性上，而通过光遗传学，人们可以对特定的神经回路和大脑功能之间的因果关系一探究竟，这项微创、精准的神经操作技术，作为神经科学研究工具来说，无疑是个跨越式的进步。实现具有细胞分辨率和高时间分辨率的神经细胞的选择性刺激是光遗传学的主要目标之一，这将有助于实现具有特定时间序列的精确大脑操作，促进我们对人类大脑如何工作和治疗疾病的理解。神经元可以感知，传导和响应各种外部刺激，如电，磁，热和机械刺激，尽管可以直接刺激未修饰的神经元以通过诸如DBS(Deep Brain Stimulation，深部脑刺激)技术的外部场引起动作电位，但是这些技术缺乏对个体神经元的特异性和选择性。而光遗传学可以利用插入的已得到充分表征的光敏蛋白(例如视蛋白)，所选择的神经元能够响应光控制，而其他细胞保持沉默。通过插入特定区域的细光纤可以将光传递到深层组织中，这使得能够在体内自由移动动物操作。在过去的几十年中，这些技术被用作解剖脑回路的黄金标准。

四、相关文件下载

专利证书：/UploadFiles/20230403/20230403105040944094.pdf

专利详情：/UploadFiles/20230403/20230403105119351935.pdf