[发明专利]可变形光遗传多点刺激器件

说明书

本发明属光遗传技术领域，涉及结合光学与遗传学手段精确控制特定神经元活动的技术，具体涉及一种可变形光遗传多点刺激器件。本发明的光遗传刺激器件,其由FPC转接头、焊点、铜丝束和集成多个LED的可变形光遗传刺激纤维组成。所述器件具有良好的生物力学性能和生物相容性，可以匹配不同尺寸的神经，并紧密贴合神经外表面，通过纤维中集成的多个LED在神经的不同部位和不同角度激活神经中表达的光遗传蛋白，从而达到多样化激活神经的实验研究目的。

技术领域

本发明属光遗传技术领域，涉及结合光学与遗传学手段精确控制特定神经元活动的技术，具体涉及一种可变形光遗传多点刺激器件。

背景技术

现有技术公开了结合光学与遗传学手段精确控制特定神经元活动的技术，由斯坦福大学Diesseroth实验室2007年率先应用。光遗传技术是将外源感光蛋白基因转入动物体内，其细胞膜上会表达对光敏感的感光蛋白，从而可以用不同波长的光调节细胞活动；其中，所述蛋白可比喻为神经细胞放电的开关，而光则可比喻为充当拨动开关的角色。

实验研究实践中，传统刺激是将目标(如大脑)刺激的办法如电刺激会导致大片神经细胞活动的同步化，且只能实现刺激作用，靶向方面刺激区域较大且目标不可控；药理学方法实效较长，达不到控制神经元活动的神经精确性；光遗传利用基因功能技术，能实现对特定目标类型神经的刺激或抑制两种控制，且调控时间精度可达毫秒级别，为神经调控的作用机理、不同神经环路之间的作用与连接机制等研究创造了前提，即只要能够将光纤探入特定的刺激区域(如特定脑区)，理论上能够激活大脑中的任何区域。

目前，激光技术发展较为成熟，传统光遗传刺激多以激光作为光源，由光纤导光；另一方面随着micro-LED技术不断发展成熟，出现了具有较大功率且尺寸微小的micro-LED，以micro-LED作为光源的光遗传刺激研究也见有报道。

现有技术中在激光刺激光遗传应用中，激光器成本较高，体积巨大；光纤则较为脆弱易损坏，还存在生物力学性能差，弹性不足，生物体内难以固定等问题。虽然有研究能够将多根光纤插入大脑，对不同脑区同时进行刺激，但无法对纤维状的神经进行有效的多点刺激，且迄今未见有任何器件可以配合micro-LED对神经进行多点多角度的刺激的报道。

目前，市场上针对神经光遗传刺激的装置是光纤，或LED与光纤集成的产品，其应用领域更多的是对大脑该三维立体的器官，将光纤插入不同位点进行刺激，而在神经刺激领域应用较少。

基于现有技术的现状，本申请的发明人拟提供一种可变形光遗传多点刺激器件，此可变形光遗传刺激纤维，可以匹配不同尺寸的神经，并紧密贴合神经外表面，通过纤维中集成的多个LED在神经的不同部位和不同角度激活神经中表达的光遗传蛋白，从而达到多样化激活神经的实验研究目的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种可变形光遗传多点刺激器件，该可变形光遗传刺激纤维器件，可以匹配不同尺寸的神经，并紧密贴合神经外表面，通过纤维中集成的多个LED在神经的不同部位和不同角度激活神经中表达的光遗传蛋白，从而达到多样化激活神经的实验研究目的。

本发明的一种光遗传刺激器件,其由FPC转接头、焊点、铜丝束和集成多个 LED的可变形光遗传刺激纤维组成。该器件具有良好的生物力学性能和生物相容性，可对神经进行多角度多点长期稳定刺激，即使实验动物处于移动状态也能够进行稳定的光遗传刺激，适用于多样化激活神经的实验研究目的。

为实现上述第一个目的，本发明采取的技术方案是：

本发明采用可变形纤维作为LED的载体，以匹配不同的刺激表面；本发明的实施例中，将LED正负极和绝缘铜丝相连后，使LED以需要的间隔和角度装载上纤维，将纤维缠绕在相同尺寸的神经模具上，通过特定的温度循环，使纤维的形状固定，以贴合神经表面；