人工视觉假体诱发视皮层轮廓方位感知的神经机制研究

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基本信息

项目摘要

Artificial visual prosthesis, a way to restore the vision function of the blind by multi-site electrical stimulations, has become one of the world promising frontier technologies. However, the lack of the neural mechanism study, particularly those underlying whether and how retinal multi-site electrical stimulations could elicit different types of visual cortical neurons become the bottle neck in the further development of visual prosthesis. Orientation-selective neurons in the early visual cortices of high mammalians including human are well-known contour detectors, because they encode the contour orientation information and thus serve as the neural basis for form vision involving initially an edge or contour discrimination. In this project, combining model simulation, single-cell and population recordings from cat primary and secondary visual cortices, we will thoroughly investigate: 1. the neuronal mechanisms underlie the activation of orientation-selective neurons by stimuli of flashing gratings/contours and multi flashing spots. 2. Whether and how discrete retinal multi-site electrical stimulations could evoke similar visual responses of orientation-selective neurons. The results and findings will unravel the integrative neural mechanisms of orientation-selective neurons underlying visual prosthesis for contour or object recognition, thus, will provide direct neuronal basis for the advanced improvement of visual prosthesis.
人工视觉假体是一种新兴的通过多位点电刺激修复盲人视觉功能的方法。随着电子技术的高速发展,视觉假体的构造越来越精密,但是,目前对多位点电刺激是如何诱发视皮层不同功能性神经元的反应及其神经机理研究的极度缺乏,限制了视觉假体的发展和成功。视觉方位选择性神经元是灵长类早期视皮层最主要的功能性神经元之一,它是人类进行物体轮廓感知和识别的神经基础。多位点电刺激是否能够以及如何诱发视皮层神经元的方位选择性反应,并进而编码外部物体的轮廓方位信息,这一基础神经科学问题的研究至今未见报道。针对视觉假体基础研究匮乏的瓶颈问题,本课题结合计算机仿真、神经电生理和内源信号光学成像实验手段,从神经科学角度出发,以经典视觉模式动物家猫的早期视皮层为研究模型,通过对比研究离散的多光点视觉刺激和视网膜多位点电刺激是如何被视觉系统整合并诱发视皮层方位选择性神经元的反应,探索和研究视觉假体修复盲人轮廓方位识别的神经整合机制。

结项摘要

本项目首先建立视皮层群体神经元的计算仿真模型,从理论上研究了人工视觉假体电刺激诱发的离散光点感知能否以及如何在视皮层上被整合成轮廓方位的群体细胞反应,从而激活视皮层神经元方位功能柱。然后以经典视觉模式动物家猫的早期视皮层为研究模型,通过结合在体单细胞电生理和光学功能成像研究手段,记录视皮层神经元反应,进一步研究了离散多光点视觉刺激诱发视皮层方位选择性的反应特性和规律。选用合适的电极阵列进行视网膜多位点电刺激,通过光学成像实验,探索了离散的多位点人工电刺激诱发视皮层方位选择性神经元活动的整合规律,为揭示视觉假体帮助修复盲人对物体或图形文字识别的视觉功能的神经基础提供直接的实验依据和可能的脑机整合机制。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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专利数量(0)
Asymmetries of Dark and Bright Negative Afterimages Are Paralleled by Subcortical ON and OFF Poststimulus Responses
暗和亮负残像的不对称性与皮层下的开和关后刺激反应平行。
  • DOI:
    10.1523/jneurosci.2021-16.2017
  • 发表时间:
    2017-02-22
  • 期刊:
    JOURNAL OF NEUROSCIENCE
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Li, Hui;Liu, Xu;Wang, Wei
  • 通讯作者:
    Wang, Wei
Revealing Detail along the Visual Hierarchy: Neural Clustering Preserves Acuity from V1 to V4
沿视觉层次结构揭示细节:神经聚类保持 V1 到 V4 的敏锐度。
  • DOI:
    10.1016/j.neuron.2018.03.009
  • 发表时间:
    2018-04-18
  • 期刊:
    NEURON
  • 影响因子:
    16.2
  • 作者:
    Lu, Yiliang;Yin, Jiapeng;Wang, Wei
  • 通讯作者:
    Wang, Wei

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其他文献

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AI技术路线图

陆一樑的其他基金

非人灵长类V4脑区对局部和整体方位信息的处理与整合神经机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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