刺激视神经的系统和方法与流程

本发明涉及刺激视神经的系统和方法。

背景技术：

1、24小时的明暗(ld)周期是地球环境的基本特征，因此该ld周期对动物和人类的行为和生理学的影响不足为奇。人类中大多数生化、生理和行为变化都在这种节律的基础上波动，这被称为“昼夜节律(circadian rhythm)”。这种昼夜计时系统使身体能够预测黎明和黄昏的开始，并据此调整身体的生理和行为系统。现在已经确定，这些每日的昼夜节律是由生物钟在时间上组织的，该生物钟维持身体与外部环境之间的时间同步，以及随着时间的推移各种生理过程的内部协调。

2、ld周期是使人体的生物钟同步的主要环境因子。自然ld周期带动昼夜节律的能力基于生物钟对光的响应。

3、我们的眼睛是这种用于使ld周期与人体的昼夜节律同步的明暗时间提示信号的最常见输入。由视网膜接收到的光线进一步被大脑处理，以使昼夜节律同步。在哺乳动物中，神经束(称为视网膜下丘脑束(rht))直接从视网膜到视交叉上核(scn)携带有关明暗环境的信息。scn是下丘脑中的细胞簇，其经由rht从视网膜神经节细胞(rgc)接收指示从亮到暗的过渡的转导明暗时间提示信号，并经由内分泌和神经通路将明暗时间提示信号分配到身体的各个系统，以确保各个系统昼夜保持同步。当这些通路被破坏时，身体的静息活动周期无法与ld周期同步。

4、已知异相光提示可能会干扰正常的昼夜节律。例如，在生物日的傍晚暴露于光线将延迟夜间活动动物的活动开始，并延迟昼夜活动动物的非活动状态的开始。在生物日的早期(黎明)曝光将促进昼夜物种活动的开始，并提前夜间物种睡眠的开始。光的这种相移效应显然是光的非图像形成效应，它取决于生物期并且在动物(包括人类)的行为的时间组织中起着重要作用(dijk和archer，“light,sleep,and ircadian rhythms:togetheragain”，plos biology，第7卷，第6期，el000145，2009年6月)

5、当到达眼睛的光是异相的，或者非期望的人造光破坏了自然ld周期时，会影响身体的许多生理功能。在这种情况下，光疗法(light therapy)已被证明可有效地重新调整ld周期。光疗法(也称为光疗(phototherapy))包括在规定的时间段内，在一些情况下，在一天中的特定时间，暴露于具有特定光谱和/或具有特定光辐射的光、日光或人造光。

6、最初，科学家们默契地认为，光对昼夜节律的影响以及其它非图像形成效应是由调节视力的经典感光体介导的。当在不含当时已知的感光体的小鼠中证实非图像形成反应时，这种观点被打破：光仍然引起生理移相反应并且褪黑激素被抑制。褪黑激素是松果体的主要激素，并且介导许多生物学功能，尤其是那些受亮和暗的持续时间控制的生理功能的定时。先前已证明，光诱导的褪黑激素抑制在某些视觉上盲的人群中仍然存在。这些数据，以及在人类中非图像形成反应的光谱敏感性也不同于视觉反应的证明，与随后被识别为视黑素的新颖感光系统的存在相一致。

7、光色素视黑素在人类和其它动物的内视网膜中表达，特别是在称为固有光敏性视网膜神经节细胞(iprgc)的神经节细胞的亚类中。视黑素对蓝光最敏感，但对可见光谱中的其它波长的光也敏感。这种非视觉光响应对于许多非视觉功能中的昼夜周期转换至关重要。这些非视觉功能包括睡眠/唤醒状态(褪黑激素合成)、瞳孔光反射、认知能力、情绪、运动活动、记忆力、体温等。经由scn间接输入的iprgc调节松果体中褪黑激素产生的光敏感抑制。在缺乏为视黑素编码的基因opn4的小鼠中，相移、瞳孔收缩和对光反应活动的急性抑制均被减弱。视杆细胞和视锥以及opn4基因的消除，消除了所有已知的图像形成和非图像形成效应，从而表明经典和新型感光系统都对这些响应作出贡献。

8、人眼可以看到大约380nm至大约780nm范围内的波长。在此可见光谱内，某些波长可能对眼睛造成急性或累积性光损伤，而其它波长则需要同步人类的生物节律。历史上，已经经由环境光和/或专用任务光通过眼睛应用了光治疗。通过常规的照明系统提供疗法不会分离或区分所提供的光的视觉效果(例如，光的图像形成功能)和所提供的光的非视觉效果(例如，控制昼夜节律的非图像形成功能)，因为所有产生的光都会被眼睛感知。

9、已知许多专利文献讨论了光治疗的用途以及用于这种治疗的装置。例如，国际专利申请no.wo2016/162554a1公开了一种头戴式显示设备，该头戴式显示设备通过波导向眼睛发射光，据称其有助于治疗与光相关的疾病。该显示设备具有控制器模块，该控制器模块根据用于iprgc的最佳有效波长来调节发射到眼睛的光的波长。但是，该设备不包括在眼睛中区分非图像形成受体和图像形成感光体的方法。

10、国际专利申请wo2010/076706a1教导了一种向受试者提供光疗法的更具体的方法，但是该公开的方法限于ld周期中的特定时间范围，即在睡眠期间或即将入睡之前的时间等。

11、因此，所公开的实施例采取睡眠面罩的形式。

12、国际专利申请号wo2014/172641(iridex公司)教导了在视网膜手术期间向多个目标位置处的眼组织输送一系列短持续时间的光脉冲，并且具有热弛豫时间延迟以限制目标眼组织的温度升高。在该专利申请中没有教导使用系统瞄准视盘。

13、美国专利us 5923398 a已经公开了一种更实用的方法，该方法通过利用交互光场引入周边光疗法以进行非视觉刺激，从而充分利用了周边视网膜较少参与有意识视觉的事实，从而减少了正常视力的恶化。但是，虽然其复杂的设计，但是该专利文献中教导的设备并未完全排除对眼睛中的视力形成受体的刺激(在轴外光子刺激中仍然击中了视杆细胞和视锥)。

14、从us 2007/0182928(sabel，转让给novavision公司)已知一种用于治疗人类的视觉系统的设备和方法。该方法包括以下步骤：用人类的视觉系统定位和定义下降视力的盲区、定义主要位于盲区内的治疗区域，然后通过向人类的视觉系统呈现视觉刺激来治疗人类的视觉系统。视觉刺激例如在计算机屏幕上呈现。应当指出的是，在本专利申请中使用的术语“盲区”不等于术语“盲点”或“视盘”，并且该方法不包括将光选择性地施加到盲点。

15、最后，国际专利申请wo 2016/145064 a1公开了用于使用眼镜相对于个人的昼夜节律功能控制照明的系统和方法，但是该专利文献未能教导消除光疗法对正常日常意识视力的影响的方法。

技术实现思路

1、本公开教导了刺激视神经的装置、系统和方法。该装置包括一个或多个发光源，用于将来自一个或多个发光源的光传递和/或折射到视盘的光学系统。

2、具有该装置的系统还包括：处理器，用于基于预定义的或个性化的算法以及来自从外部参数和/或生理参数收集数据的传感器的输入来控制刺激的时间和空间图案以及光的波长和强度；以及可调节的可穿戴框架，用于容纳系统并校准光线以照射到视网膜目标区域。

3、该方法通过将光直接照射到会聚iprgc的含视黑素轴突的视盘上，从而使得能够刺激固有光敏性视网膜神经节细胞(iprgc)。

4、该装置和方法使得能够进行治疗而没有药理学干预/副作用，不会干扰眼睛的自然视觉功能，不可见的光刺激，不会损害视网膜的图像形成区域，并且不会损害用户的注意力和感知能力。

5、在本公开的一个方面，描述了一种用于将光施加到用户的一只或多只眼睛的方法。该方法包括识别视盘在一只或多只眼睛的视网膜上的位置，以及选择性地将光施加到视盘上以刺激视盘。将光选择性地施加到视盘上使得强光能够刺激视盘而不会损坏视网膜的其它部分。

6、光被选择为具有在360至540nm范围内的波长。在本发明的另一方面，光被选择为具有在480+/-40nm范围内的波长。

7、识别包括以下至少之一：将用户暴露于施加到一只或多只眼睛的视网膜上的刺激光，以及监视对刺激光的感知或视网膜的映射。

8、有多种产生光的方式。这些包括但不限于led源、激光发射器或显示设备之一。

9、该方法还可以包括限制至少一只眼睛的视野。这样做的目的是确保用户不会分散注意力和移动眼睛，从而导致光撞击到视网膜的其它部位。

10、该方法可以另外包括监视以下中的至少一个：一只或多只眼睛中的瞳孔的位置(300)或一只或多只眼睛的视线方向。这使得如果确定光不再导向视盘，则光可以被关闭。

11、该方法还可以包括适配光的组成。这种适配对于使光适配用户是有用的。

12、该方法具有许多应用，诸如近视的治疗。

13、本公开还教导了用于实现该方法的设备。该设备包括用于发射光的发光源、用于识别视盘在一只或多只眼睛的视网膜上的位置的识别器，以及适于选择性地将所发射的光施加到视盘上的光学系统。可以提供用于控制设备的控制器。例如，控制器将适配光学系统和/或光组成。

14、识别器可以例如是用于映射一只或多只眼睛的视网膜的设备。

15、在本公开的一个方面，该设备还包括用于监视一只或多只眼睛中的瞳孔位置或一只或多只眼睛的视线方向中的至少一个的眼睛跟踪系统、眼动电描记系统或视网膜电描记系统。

16、该设备还可以包括用于改变发光源的位置的一个或多个机械或电光致动器。这些与眼睛跟踪系统结合使用，以确保光被导向视盘。类似地，该设备还可以提供，该光学系统适于一只或多只眼睛中的瞳孔的位置或一只或多只眼睛之一的视线方向中的至少一个。

17、在本发明的另一方面，光学系统可以另外适于将所发射的光选择性地施加到眼睛的其它部位上。与施加到视盘上的光相比，该发射的光可以具有相同的光组合或不同的光组合。