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Título: Light interaction with the human retinal photoreceptor: finite-difference time-domain analysis
Autores: Haji Aboli, Amir
Fecha: 2009
Publicador: McGill University - MCGILL
Fuente:
Tipo: Electronic Thesis or Dissertation
Tema: Engineering - Biomedical
Descripción: Approximately 70% of the total sensory receptors in the human body reside in the eye and they provide 80% of the acquired information during life. The initial stage of activating these sensory receptors is the light interaction with photoreceptors, which are the cells covering the retinal surface at the back of the eye. Photoreceptors are different in physical dimension and also in chemical composition, which defines their role in vision. While the absorption of the light is governed by the chemical composition inside the outer-segment of photoreceptors, due to the wave guiding nature of the photoreceptor, the shape and dimensions of outer-segment may also affect the absorbed spectrum. To the best of our knowledge, this thesis is the first comprehensive numerical study of the light interaction with the human retinal photoreceptor to understand the role of diversity in the physical dimensions of the photoreceptor. Due to the inherent complexity of experimental studies, the well known finite-difference time-domain (FDTD) method has been adopted to investigate the optical characteristics of the human photoreceptor. Previous numerical studies of the photoreceptor were limited to 2-dimensional (2-D) FDTD analysis due to the higher computational complexity of 3-dimensional (3-D) simulations. This limitation can affect the number of identified electromagnetic modes propagating inside the outer-segment. Consequently, although 2-D models offer valuable insight, they lack in accuracy of physical representation. In this thesis, we conduct a 3-D FDTD study of the light interaction with the human retinal outer-segment in order to fully assess its optical properties. Our results, wh
Environ 70% de tous les récepteurs sensoriels dans le corps humain résident dans l'oeil et ils fournissent 80% d'informations acquises pendant la vie. L'étape initiale d'activer ces récepteurs sensoriels est l'interaction de la lumière avec les photorécepteurs qui sont des cellules qui couvrent la surface rétinienne au fond de l'œil. Les photorécepteurs sont différents dans les dimensions physiques et également en composition chimiques, qui définit leur rôle dans la vision. Tandis que l'absorption de la lumière est régie par la composition chimique à l'intérieur du segment externe, dû à la nature du guidage des ondes électromagnétiques dans le photorécepteur, la forme et les dimensions du segment externe peuvent également affecter le spectre de la lumière absorbé. Au meilleur de notre connaissance, cette thèse est la première étude numérique complète de l'interaction de la lumière avec le photorécepteur humain pour comprendre le rôle de la diversité dans les dimensions physiques du photorécepteur. En raison de la complexité inhérente des études expérimentales, la méthode bien connue des différences finies dans le domaine temporel (FDTD) a été adoptée pour étudier les caractéristiques optiques du photorécepteur humain. Précédemment, les études numériques du photorécepteur ont été limitées à des analyses FDTD en deux dimensions (2-D) due à une complexité plus élevé des codes de calculs en trois dimensions (3-D). Cette limitation peut affecter le nombre de modes électromagnétiques identifiés propageant à l'intérieur du segment externe du photorécepteur. En conséquence, bien que les modèles 2-D offrent la$
Idioma: en