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检测神经纤维膜电位动力学的光学二次谐波编码及其数值模拟

陈新光  
【摘要】:非线性光学二次谐波显微成像技术,以其实时、无损和成像质量高等特点,为测量神经纤维膜电位动力学特性提供了一种新颖的实验方法。因此,本文研究了神经纤维膜电位动力学光学二次谐波编码实验检测及其数值模拟。首先,利用有限元法建立神经纤维动作电位传导模型,包括有髓鞘和无髓鞘神经纤维模型;其次,结合光学二次谐波成像原理,通过数学建模,研究了神经纤维动作电位编码的二次谐波信号特征及其检测灵敏性,并将其用于快速检测由压力引起的神经纤维形态改变而导致神经传导信息变化:然后,利用二次谐波成像技术检测有髓鞘神经纤维的脱髓鞘状况。最后,应用激光共聚焦显微镜检测体外培养的背根神经节神经细胞膜电位的二次谐波信号,并提出了一种新型多模式的神经纤维膜电位动力学二次谐波检测的改进方案。通过研究表明:光学二次谐波技术可以实现对神经纤维膜电位的变化快速检测,并可用于检测有髓神经纤维的脱髓鞘损伤状况,为脱髓鞘神经疾病的早期诊断和治疗提供重要的指导和参考;新的改进检测方案能够同步实现神经纤维膜电位光学信号和电生理学信号的实时快速检测。研究结果将有助于推动非线性光学二次谐波成像技术在神经科学和神经病理学上的临床应用。


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