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视觉神经科学需要将光学刺激精确地在时空上投射至视网膜，尤其是在小鼠实验模型中。然而，小鼠体内的图案化刺激受到眼球极高的光学功率需求和严重的解剖学像差的深刻阻碍。因此，视觉刺激主要依赖于不可验证的开环近似，且往往缺乏空间精度。在此，我们提出一种闭环、空间调制的刺激平台，以克服这些障碍。通过将数字微镜器件（DMD）与电子可调透镜（ETL）及实时的眼底相机引导聚焦优化模块相结合，我们能够直接验证图案刺激在视网膜上的位置，并动态校正色差和几何失焦。该平台可将经定量验证的静态和动态图案刺激递送至活体视网膜，横向分辨率精细至 6.7 μm。在光线追迹光学分析的指导下，我们的工作建立了一个技术基础，使对视觉通路进行高度可重复、细胞尺度的探测成为可能。
闭环光学优化可在体内以细胞尺度实现视网膜图案化刺激 | bioRxiv
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闭环光学优化可在体内以细胞尺度实现视网膜图案化刺激
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Justin Chen， Fengyuanshan Xu， Paul J. Jablonski， Roman Kuranov， 查看 ORCID 个人资料 Xiaorong Liu， 查看 ORCID 个人资料 Yang Hu， 查看 ORCID 个人资料 Cheng Sun， Hao F. Zhang
doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.07.742359
Justin Chen 1 西北大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Justin Chen 的 ORCID 记录
Fengyuanshan Xu 1 西北大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Paul J. Jablonski 1 西北大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Roman Kuranov 1 西北大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Xiaorong Liu 2 弗吉尼亚大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Xiaorong Liu 的 ORCID 记录
Yang Hu 3 斯坦福大学医学院 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Yang Hu 的 ORCID 记录
Cheng Sun 1 西北大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Cheng Sun 的 ORCID 记录
Hao F. Zhang 1 西北大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
通讯作者： hfzhang{at}northwestern.edu
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摘要
视觉神经科学需要将光学刺激精确地投射到视网膜上的特定时空位置，尤其是在实验性小鼠模型中。然而，由于小鼠眼睛所需的极高光功率以及严重的解剖学像差，小鼠体内的图案化刺激受到极大限制。因此，视觉刺激主要依赖无法验证的开环近似方法，往往缺乏空间精度。在此，我们提出了一种闭环空间调制刺激平台，克服了上述障碍。该平台将数字微镜器件（DMD）与电子可调透镜（ETL）以及由实时眼底相机引导的焦点优化模块相结合，可直接验证图案化刺激在视网膜上的位置，同时动态校正色差和几何离焦。该平台能够向活体视网膜提供经过定量验证的静态和动态图案化刺激，横向分辨率最高可达 6.7 μm。通过光线追迹光学分析的指导，本研究建立了一个技术基础，使得对视觉通路开展高度可重复的细胞尺度研究成为可能。
利益冲突声明
H.F.Z. 在 Opticent Health 拥有财务利益，但该公司未为本研究提供支持。其他已声明的资助信息
美国国立卫生研究院， https://ror.org/01cwqze88，R01EY034353， U01EY033001， R01EY034740
美国心脏协会， 24PRE1177917
版权
本预印本的。
该文根据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议 提供。
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发布于 2026 年 8 月 10 日。
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闭环光学优化可在体内以细胞尺度实现视网膜图案化刺激
Justin Chen， Fengyuanshan Xu， Paul J. Jablonski， Roman Kuranov， Xiaorong Liu， Yang Hu， Cheng Sun， Hao F. Zhang
bioRxiv 2026.08.07.742359； doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.07.742359
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闭环光学优化可在体内以细胞尺度实现视网膜图案化刺激
Justin Chen， Fengyuanshan Xu， Paul J. Jablonski， Roman Kuranov， Xiaorong Liu， Yang Hu， Cheng Sun， Hao F. Zhang
bioRxiv 2026.08.07.742359； doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.07.742359
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.07.742359v1?rss=1
🏷️ 视觉神经科学 在体视网膜刺激 闭环光学系统 数字微镜器件 细胞尺度成像 自适应光学