深度脑刺激（Deep brain stimulation,DBS）是目前治疗帕金森、特发性震颤等运动障碍疾病的有效手段,其通过向病灶区施加高频脉冲刺激来缓解症状。影响DBS效果的主要因素是刺激的波形、频率、幅值及个体差异等,构建闭环DBS是解决上述问题的最优策略。为此,本文开发了一种兼容开闭环设定、多波形发生的多模式DBS装置,实现刺激波形优化及闭环调节。同时,搭建基于模型的DBS实验系统,模拟在体实验环境,为多模式DBS实验提供研究平台。首先,针对多模式DBS的要求,本文采用数字信号处理（Digital Signal Processing,DSP）开发了开环波形优化和闭环控制的DBS装置。以DSP作为主控芯片,设计压控恒流电路,实现多模式刺激波形。设计了基于DSP的闭环模式DBS,提供可编程的闭环策略调控刺激参数。为了解决闭环模式反馈神经信号幅值微弱、易受干扰的问题,设计信号处理模块和伪迹滤除模块,实现反馈神经信号的放大、滤波和伪迹滤除等处理,提高反馈神经信号的信号质量。其次,为了实现多模式DBS的参数调整,构建了基于模型的实验系统。实验系统实现了单神经元、神经元集群以及神经元网络等对象的模拟,提供不同电生理层次的神经信号,并结合生理盐水模拟的类脑环境,为闭环刺激提供可采集的信号源。设计上位机软件系统,实现数据接收与发送、数据存储、通讯以及界面显示等功能,对实验过程进行配置与监控。最后,在所构建的多模式DBS装置及实验系统进行了实验验证及分析。在闭环模式中实现按需控制和广义预测控制两种控制策略,进行了闭环DBS的实验研究。实验结果证明了所开发的多模式DBS装置及其实验系统,可实现神经元网络特性、神经疾病闭环控制模式的实验及测试研究。本文开发的多模式DBS装置及其实验系统为DBS波形优化与闭环策略研究提供了一个平台,有利于推动闭环刺激走向临床应用的进程。