视网膜退行性疾病会导致外层视网膜退化消失,难以通过药物和手术治疗的方式帮助病人重新恢复视觉。视觉假体是解决此类疾病的科研热点,它将体外获取的图像转化为一定模式的电信号,传递给体内植入的电极,对视觉通路上结构、功能保存完好的组织进行电刺激,从而帮助盲人产生视觉感知,其中以视网膜假体的发展最为迅速。视网膜神经元种类、数量庞大,并且会形成复杂的网络结构,与之相比视网膜假体的电极数量十分有限,难以提供与之匹配的信息量,因此产生的视觉分辨率较低。电流导向技术是一种电场调控技术,通过两电极同时刺激,利用电场叠加的原理在电极之间产生额外的感知通道称之为“虚拟通道”,实现了在不增加电极数量的基础上有效提高刺激通道的数量。虽然在视觉假体应用电流导向技术已有初步研究,但是视网膜神经节细胞是否受到了电流导向刺激的调控、响应规律如何并无相关文献报导。本文采用了计算仿真建模和动物实验两种手段研究了电流导向刺激下视网膜的响应规律。仿真建模部分中基于COMSOL建立了正常和变性视网膜模型,采用视网膜下刺激的模式对比研究了电流导向刺激下视网膜各层电场分布,探索在目标区域产生聚焦电场的电极配置和最佳电极参数。计算结果表明使用电流导向刺激可以在视网膜中产生聚焦电场,选择合适的接地方式、减小电极直径、缩短电极间距可以使电场更加聚焦,有利于汇聚的虚拟通道的产生。动物实验部分使用了和计算仿真建模相同的电刺激方式,回收电极根据仿真结果放置在视网膜侧向位置。使用一对电极进行视网膜下刺激,采用平面多电极阵列记录神经节细胞响应。首先测出两个刺激电极分别进行单电极刺激时神经节细胞的电流阈值;然后使用两电极间电流分配相等的电流导向刺激,通过改变刺激总电流来记录神经节细胞响应的变化;最后在一定范围内改变电极间电流分配比例探究神经节细胞的响应规律。研究发现电流阈值和刺激电极位置相关,随着神经元和电极相对距离的增加,阈值呈现增大趋势;改变刺激总电流和电流分配比例会影响神经节细胞的激活情况和放电率,与单电极刺激相比电流导向刺激可以降低电流阈值;实验过程中还发现电刺激会显著的提高神经节细胞的对光响应和自发活动。本研究中仿真建模和动物实验采用了相同的刺激模式,分别从理论和实验研究了电流导向刺激对视网膜的调控规律,为电流导向技术更好的应用于视觉假体提供了理论和实验依据。