神经刺激器(执行器):目前的神经刺激器,是指有效的电脉冲生成器,有一组相关的参数被称为刺激配置(例如,频率、振幅和脉冲宽度;电极阳极和阴极;活跃电极;双极或参考通道选择)c目前,生理刺激参数和神经系统之间的关系没有得到充分深人的理解,导致参数选择过程既烦琐又可能没有使病人治疗效果受益达到最佳。日益复杂的治疗方法,比如采用更多的电极[:]和更多的参数范围使得参数的选择更加复杂。为实现最佳的治疗效果需要高效的,最好是自动化的参数/脉冲波形和模式选择方法。

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    治疗的传递和电极-人体组织之间界面提出了另外一组挑战。当前,神经刺激器及其电极的挑战在于选择性激活特定神经元以及它们如何影响神经的电势。所受刺激的人体组织体积大小(刺激量)与神经元的尺寸相比是不精确的,与生理控制相比,对神经膜电势的控制是相对粗糙的。电极技术的研究发展可能会使得通过场引导技术进行特定神经刺激成为现实[:]。微电极也是一种很有前途的方法;但是,微电极是否具有长期的可靠性还是未知的。在未来,神经刺激器可以使用细胞和基因技术,可以选择性地激活特定的神经元群,实现对更细微的神经活动的调节。例如,光遗传学是一种使用遗传学技术通过特定频率的光来控制神经电势的技术[5]。

   神经系统[设备(plant)]:在神经系统或者说设各(plant)中,疾病状态的再现和动态瞬时变化对理解神经刺激器和观察到的传感器数据之间的关系是很重要的。然而,描述神经系统的动态系统识别以及其与治疗之间的非线性关系仍然是一个艰巨的挑战。由Hahn和McIntyre[9]和Tass等人[7]建立的神经系统模型演示了基于生理表征来描述神经刺激的动态效应的例子。Hdshe枷er在常规脊髓刺激(∞inal Cord⒊imulation,SCS)领域的工作是理解刺激机制并予优化治疗的另一个例子,在这种情况下对于期望的脊髓背束的指导性刺激应同时避免刺激脊神经背根而可能导致不必要的感官副作用或疼痛[10]。对于神经系统在细胞和神经网络水平的深度认知,以及计算能力的增强可以更好地理解设备(plant)的特点,实现更加稳健和精确的神经刺激和状态观测策略。