大脑是一个由相互连接的神经元组成的大型网络，其中每个细胞作为非线性处理元件发挥作用。要解开复杂大脑网络中信息处理的奥秘，需要多种神经刺激和成像技术。光遗传学是一种新的刺激方法，可以通过光调节神经元的活动。为此，感兴趣的细胞类型在基因上以产生光敏蛋白为目标。一旦这些蛋白质表达出来，就可以通过将细胞暴露在适当波长的光下来控制神经活动。光遗传学提供了独特的功能组合，包括对神经功能的多模式控制和特定细胞类型的基因靶向。综上所述，这些多功能功能结合起来形成了一种强大的实验方法，适用于精神和神经疾病的电路研究。光遗传学出现之后，进行了广泛的研究，旨在生产新的光敏蛋白系列并开发新技术：例如，控制脑组织内的光分布，或将光遗传学与其他形式相结合，包括电生理学、皮层电图学、非线性显微镜，和功能磁共振成像。在本文中，作者回顾了光遗传学及其相关技术领域的一些最新进展，并对该领域的未来进行了展望。美国。美国国防部高级研究项目局（空间和海军作战系统中心，太平洋拨款/合同号：N66001-12-C-4025）威斯康星大学麦迪逊分校；拨款101X213）美国国家科学基金会（MRSEC DMR-0819762）美国国家自然科学基金会美国国立卫生研究院（NIH主任新创新者奖（1DP2OD007265））美国国家科学基金会（NSF CAREER Award（1056008）阿尔弗雷德·斯隆基金会（Fellowship）人类前沿科学项目（法国斯特拉斯堡）（批准号：1351/12）以色列卓越研究中心（I-CORE批准，项目51/11）MINERVA基金会（德国
학위논문 (석د）——울대학교대，2019年2月。김권。在本研究中，提出了一种新型的基于多波长LED（发光二极管）的光学神经植入物，用于对大脑中的基因靶细胞进行光遗传调制。该装置大体上分为两部分，可重复使用部分和一次性部分。可重复使用的部分由带有传统多波长LED的控制电子设备组成。一次性部件由硅芯片上的单片制造的微透镜阵列和手动组装的光纤阵列组成。这两个部件都由3D打印外壳覆盖，可以通过卡扣式结构有意分离和组装。当外加交流电为80 mA时，主波长469 nm处的测量辐照度为3.35 mW/mm2，主波长590 nm处的测辐照度是0.29 mW/mm2。在所有测试条件下，测量光诱导温升，并符合美国FDA和IEC标准。此外，在距光纤尖端2 mm的距离处，保持90%以上的相对光强度。在体内动物试验中，表达视紫红质通道蛋白2的转基因小鼠的神经活动在装置将光照射到目标脑区时，与装置关闭时的活动相比，测量值增加了一倍以上。此外，通过对小鼠的行为测试，该装置证明它能成功地传递光，并适当地刺激靶区，测量结果表明，传递的光可以驱动皮层神经元并对小鼠的感知产生影响。因此，所开发的装置可以应用于光遗传学应用。본 연구에서는, 광 유전학 연구를 위한 새로운 형태의 다중 파장 발광 다이오드 （LED）기반 광학 신경 인터페이스가 제안 되었다. 이 장치는 크게 재사용 가능한 부분과 일회용 부분으로 나뉘어 진다. 재사용 가능한 부분은 기존의 상용화된 다중 파장 발광 다이오드 （LED）가 결합된 전자 제어 장치로 구성되며, 일회용 부분은 초소형 정밀기계 기술을 이용하여, 제작과정에서 일체형으로 제작된 마이크로 렌즈 어레이와, 수동으로 결합된 광섬유 어레이가 배열 되어 있는 실리콘 시편으로 구성되어 있다. 두 부분 모두 三维프린터를 이용해서 제작된 하우징에 결합 되어 있으며, 결합 부위에 걸쇠 구조를 가지고 있어 조립과 분리가 용이하도록 제작 되어있다. 측정된 빛강도는 인가 전류가 80毫安일 때 469纳米에서 3.35毫瓦/平方毫米이고, 590纳米에서 0.29毫瓦/平方毫米로 측정 되었다. 광원에서부터 열전달에 의한 광섬유 끝단의 온도 변화를 측정하였고, 모든 시험 조건에서 미국의 美国食品药物管理局및 国际电工委员会표준을 만족 하는 결과를 얻었다. 또한 광섬유 끝단으로부터 2毫米거리까지 상대 광도의 약 90%이상이 유지되었다. 생체내 동물 실험에서 뉴런의 표면에 通道视紫红质-2“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”빛역부구에 적용 가능함을 확인 하였다.摘要i目录iii图vi列表表ix列表目录第一章导言11.1背景11.1.1光遗传学41.2前期研究61.2.1激光耦合光学神经植入物71.2.2基于LED的光学神经植入物91.3研究目的121.4论文布局13第二章设计142.1总体设计142.1.1微透镜阵列152.1.2控制电子设备162.1.3外壳17第三章制造193.1微透镜阵列的制作193.1.1制造工艺193.1.2制造结果213.2组装253.2.1光纤组件263.2.2壳体组件28第4章实验304.1光强测量304.1.1实验装置314.1.2结果和讨论334.2散热测量384.2.1实验装置384.2.2结果和讨论404.3空间光分布测量434.3.1实验装置444.3.2结果和讨论454.4动物体内试验504.4.1兴奋性神经元尖峰活动的测量504.4.2小鼠感知行为的改变51第五章结论53参考文献55摘要（韩语）58Maste
