350 руб
Журнал «Технологии живых систем» №2 за 2011 г.
Статья в номере:
СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОТЕЗИРОВАНИЮ ЗРИТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ И ОСОБЕННОСТИ КОРТИКАЛЬНОГО ПРОТЕЗИРОВАНИЯ
Ключевые слова: функциональное протезирование зрения кортикальный зрительный протез микроэлектродная матрица нейрофизиологическая модель
Авторы:
Борис Хоренович Базиян - д.б.н., ст. науч. сотрудник, зав. лабораторией нейрокибернетики отдела исследований мозга, Научный Центр неврологии (НЦН) РАМН (Москва). E-mail: Baz123@yandex.ru Марианна Евгеньевна Иванова - к.м.н., врач-офтальмолог, мл. науч. сотрудник, лаборатория нейрокибернетики отдела исследований мозга НЦН РАМН. E-mail: oftalmik@gmail.com
Аннотация:
Представлены основные подходы к биологическому и биотехническому протезированию зрительных функций. Описаны основные трудности при ретинальном и кортикальном протезировании. Основное внимание уделено кортикальному протезированию и направлениям исследования в этой области. Приведены результаты экспериментов лаборатории нейрокибернетики НЦН РАМН по проверке работоспособности электродов и микроэлектродных матриц на нейрофизиологической модели и парамет-ры раздражения зрительной коры, вызывающие фосфены.
Страницы: 18-29
Список источников
  1. Всемирная организация здравоохранения. Пресс-релиз // Женева. 2002.
  2. Либман Е.С., Шахова Е.В. Слепота и инвалидность по зрению в населении России. // Тезисы докл. 8 съезда офтальмологов России. М. 2005. С. 78 - 79.
  3. Markowitz S.N.Principles of modern low vision rehabilitation // Can j ophthalmol. 2006. V.41. № 3. P.289-312.
  4. Базиян Б.Х., Гребенников Е.П., Гордеев С.А. Искусственная сетчатка на основе бактериородопсина // Материалы конф. «Новоев
    изучениипластичностимозга». Москва. 2000. С. 10.
  5. Humayun M.S. Intraocular retinal prosthesis Review // Am. Ophth. Soc. 2001. V.99. P.271-300.
  6. Brelen M.E., Duret F., Gerard B., Delbeke J., Veraart C. Creating a meaningful visual perception in blind volunteers by optic nerve stimulation. // J. Neural. Eng. 2005. V.2. №1. P. 22 - 28.
  7. Базиян Б.Х., Гребенников Е.П., Гордеев С.А. К вопросу о зрительном протезировании // Материалы конф. «Механизмы структурной, функциональной и нейрохимической пластичности мозга». М. 1999. C. 10.
  8. Базиян Б.Х., Гребенников Е.П., Гордеев С.А. Современные проблемы протезирования зрения // XVIII съезд физиологического об-ва им. И.П. Павлова. Тезисы докладов. Казань. 2001. С.20 - 21.
  9. Базиян Б.Х., Гордеев С.А., Гребенников Е.П. Характеристики прямых и обратных сигналов для макета искусственной сетчатки // Материалы междисциплинарной конф. с междунар. участием «Новые биокибернетические и телемедицинские технологии 21 века для диагностики и лечения заболеваний человека». Петрозаводск. 2003. С. 41.
  10. Остер Г. Фосфены // Наука и жизнь. 1971. № 4. С. 23 - 27.
  11. Brindley G.S., Lewin W.S. The sensations produced by electrical stimulation of the visual cortex // J. Physiol. 1968. V.196. P.479 - 493.
  12. Schmidt E.M., Bak M.J. et al.Feasibility of a visual prosthesis for the blind based on intracortical microstimulation of the visual cortex // Brain. 1996. V.119. P.507 - 522.
  13. Doty R.W. Conditioned reflexes elicited by electrical stimulation of the brain in macaques // J. Neurophysiol. 1965. V.28. P. 623 - 640.
  14. Kelly P.J., Dikmen F.N., Tarkington J.A. Photically oriented conditioned reflexes elicited by electrical stimulation of the visual system in the cat // Brain Research. 1973. V.51. P. 293 - 305.
  15. Шевелёв И.А. Различия в переработке информации нейронами додетекторных уровней в каналах центрального и периферического зрения // В кн.: IIсимпозиум по физиологии сенсорных систем. Физиологиязрения. Л. 1973.С. 54 - 55.
  16. Dobelle W.H. Artificial vision for the blind by connecting a television camera to the visual cortex // Am. Soc. Artific. Internal. Organs. J. 2000. V. 46. P.3 - 9.
  17. Кроль В.М. Характеристики вызванных ответов 17 и 18 полей зрительной коры кошки // В кн. Оптимизация. Исследование операций. Бионика. М. 1973. С. 246 - 254.
  18. Daniel P. M., Whittherige В. The representation of the visual field on the cerebral cortex in monkey // J. Physiol. [London]. 1961. V.159. № 2. P. 203 - 221.
  19. Tusa R.I., Palmer R.A., Rosenquist A. The retinotopic organization of area 17 (striate cortex) in the cat // J. Comp. Neurol. 1978. V. 177. № 2. P. 213 - 236.
  20. Коган А.Б., Компанеец Е.Б. Нейрофизиологические предпосылки к созданию функционального зрительного протеза для полностью слепых // В кн. Функциональное протезирование аппарата зрения. Ростов н/Д. 1972. C. 4 - 22.
  21. Полянский В.Б. Морфо-функцио­нальная характеристика структуры зрительного анализатора человека и животных после световой депривации //
    В кн.: Проблемы протезирования сенсорных функций (ред. А.Б Коган). Ростов-на-Дону. 1981. C. 16 - 44.
  22. MladejovskyM.G., EddingtonD.K., EvansJ.R., DobelleW.H.Acomputer-basedbrainstimulationsystemtoinvestigatesensoryprostheses for the blind and deaf // IEEE transactions on biomedical engineering. 1976. V. BME-23. N.4. P.286 - 296.
  23. Tehovnik E.J., Slocum W.M., Carvey C.E., Schiller P.H. Phosphene induction and the generation of saccadic eye movements by striate cortex // J. Neurophysiol. 2005. V.93. P. 1 - 19.
  24. Базиян Б.Х., Иванова М.Е., Гордеев С.А., Ортманн В.В. Адаптация мозга к кортикальному зрительному протезу // Материалы Всеросс. конф. с междунар. участием «Актуальные вопросы функциональной межполушарной асимметрии и нейропластичности». М.:Научныймир. 18 - 19 декабря 2008. С.684 - 686.
  25. Thompson R.W.Jr., Barnett G.D., Humayun M.S., Dagnelie G. Facial recognition using simulated prosthetic // Pixelized vision invest opht. 2003. V.44. № 11.
  26. Базиян Б.Х., Гордеев С.А., Ортманн В.В. Нейрофизиологические модели системы искусственного зрения. Проблемы нейрокибернетики // Материалы 14-й Международ. конф. Ростов-на-Дону. 2005. Т. 2. С. 276 - 279.
  27. Базиян Б.Х., Гордеев С.А., Иванова М.Е., Ортманн В.В. Параметры электрического раздражения имплантированных в зрительную кору кошки поверхностных и глубинных электродов, индуцирующих фосфены // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2008. Т.145. № 1. С. 8 - 11.
  28. Базиян Б.Х., Иванова М.Е., Гордеев С.А., Ортманн В.В. Экспериментальное исследование параметров вызывающего фосфены электрического раздражения кортикальных электродов для решения задачи зрительного протезирования // Анналы неврологии. 2009. Т.3. № 3. С. 25 - 29.
  29. Базиян Б.Х., Иванова М.Е. Перспективы исследования свойств имплантатов с нанопокрытием в экспериментах на нейрофизиологических моделях для создания зрительных протезов // Материалы III Междунар. научно-практ. конф. «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины». Ростов-на-Дону. 2009. С. 238.
  30. Базиян Б.Х., Иванова М.Е., Гордеев С.А., Ортманн В.В. Исследование параметров электрического раздражения зрительной коры для разработки зрительного протеза // Материалы XV Междунар. конф. по нейрокибернетике. Ростов-на-Дону. 2009. Т.1. С. 79 - 82.
  31. Ортманн В.В., Иванова М.Е., Базиян Б.Х. Интракортикальный интерфейс для использования в протезировании зрения // Журнал биомедицинской радиоэлектроники. 2008, № 8 - 9. С. 80 - 84.
  32. Baziyan B.K., Gordeev S.A., Ortmann V. Comparative Evolution of Cortical Stimulation Thresholds by Intracortical and Subdural Implantation. США, Флорида, ARVO Abstracts 2005. Index E-1513. P.1807.
  33. Ivanova M.E., Gordeev S.A., Ortmann V.V., Baziyan B.Kh.Evaluation of cortical visual prostheses microelectrode array function. Description of behavioral feline model // 30th Annual International IEEE EMBS Conference Vancouver. British Columbia. Canada. August 20-24. 2008. P.3371 - 3374.
  34. Normann R.A. Visual Neuroprosthetics functional vision for the blind // IEEE Engineering in medicine and biology. 1995. V.2. P. 77 - 83.
  35. Ortmann Valerij, Baziyan Boris Kh. Intracortical Neural Interface for Prosthetic Applications // Proceedings of the 29th Annual International Conference of the IEEE EMBS Cité Internationale. Lyon. France. August 23-26. 2007. P. 6371 ? 6374.
  36. Tehovnik E.J., Slocum W.M. Phosphene induction by microstimulation of macaque V1 // Brain
    Res. 2007. V.53. № 2. P.337 - 343.
  37. Perlin G.E., Sodagar A.M., Wise K.D. Neural recording front-end designs for fully implantable neuroscience applications and neural prosthetic Microsystems // Conf. Proc. IEEEEng. Med. Biol. Soc. 2006. V.1. P.2982 - 5.
  38. Полянский В.Б., Лямин О.И., Лаугалис Л.А. Исследование аналогов фосфенов в поведенческих и нейрофизиологических опытах на животных // Сборник материалов Всеросс. конф. «Проблемы нейрокибернетики». Ростов-на-Дону. 2005. С. 78.
  39. Dobelle W.H., Mladejovsky M.G., Evans J.R., et al. «Braille» reading by a blind volunteer by visual cortex stimulation // Nature. 1976. V. 259. P.111 - 112.
  40. Hubel D.H., Wiesel T.N. Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat's visual cortex // J. Physiol. 1962. V. 160. P.106 - 154.
  41. Hubel D.H, Wiesel T.N. Uniformity of monkey striate cortex: a parallel relationship between field size, scatter, and magnification factor. // J. Comp. Neurol. 1974. V.158. № 3. P.295 - 305.
  42. Wiesel T.N., Hubel D.H. Ordered arrangement of orientation columns in monkeys lacking visual experience // J. Comp. Neurol. 1974. V.158. № 3. P.307 - 318.