[科普中国]-神经工程学-

神经工程（Neural Engineering）是一个新兴的交叉学科领域，它将工程技术方法与神经科学研究融合在一起，从分子、细胞、神经网络直至认知和行为学的层面来研究神经系统的构成及其工作机制，并将研究成果应用于临床神经与精神疾病的诊断与治疗。

概述神经工程（Neural Engineering）是一个新兴的交叉学科领域，它将工程技术方法与神经科学研究融合在一起，从分子、细胞、神经网络直至认知和行为学的层面来研究神经系统的构成及其工作机制，并将研究成果应用于临床神经与精神疾病的诊断与治疗。

1924年，德国医生Hans Berger第一次从颅骨受损的病人头部测到了一种极其微弱的电流，又经过多年的研究终于确定这个微弱的电流确实来源于人体大脑的活动，由此这种测量大脑产生的微弱电流的方法被正式命名为脑电图（electroencephalogram，EEG）。此项技术也许可以被称为工程方法在神经科学研究中成功应用的最突出成果之一。

近二十年来，神经工程学方法被广泛地应用在神经信息的检测、处理与神经系统的建模中，由此来理解神经系统的工作机制。此外，随着现代科学技术的发展，工程技术方法不仅被用来理解神经系统的工作机制，而且还进一步被用于神经系统功能的修复，甚至试图破译大脑活动信息，理解人的思维，由此实现全新意义上的人－机交互。

研究领域由于本学科发展的时间并不长，至今有关神经工程学尚没有一个具有权威性的定义。但是，对神经工程的研究领域和范畴，大多数学者是有共识的。一般认为，神经工程是从实验、计算及理论等不同的方面研究神经系统的功能，并对神经系统的功能缺失与异常等问题寻找新的解决方法。

神经工程的研究至少包含了如下领域：脑－机接口（brain-machine (computer) interface）、神经接口（neural interfacing）、神经技术（neurotechnology）、神经电子学（neuroelectronics）、神经调节（neuromodulation）、神经修复（neural prostheses）、神经控制（neural control）、神经康复（neuro-rehabilitation）、神经诊断（neuro-diagnostics）、神经治疗（neuro-therapeutics）、神经机械系统（neuromechanical systems）、神经机器人（neurorobotics）、神经信息学（neuroinformatics）、神经影像学（neuroimaging）、人工与生物神经回路（neural circuits: artificial and biological）、神经形态工程（neuromorphic engineering）、神经组织再生（neural tissue regeneration）、神经信号处理（neural signal processing）、理论与计算神经科学（theoretical and computational neuroscience）、系统神经科学（systems neuroscience）、转化神经科学（translational neuroscience）等。

神经工程学除了包含许多基础科学研究的门类外，也包括了许多与临床医学相关的领域，特别是神经功能异常疾病的诊断、治疗与康复。很显然，神经工程与传统的神经科学之间既有密不可分的联系，也有明显差异。神经工程更强调将基础神经科学研究的成果应用到实践中去。

应用前景神经工程的应用体现在对基础神经科学研究的支持以及临床上对神经与精神疾病的诊断与治疗中。在神经科学的基础研究中，神经工程在神经信息的记录、存储、解析与传输等方面发挥了不可替代的技术支撑作用。而在临床神经与精神疾病的诊治中更是开辟了一个新天地。

近年来，我国神经与精神疾病患病率呈明显上升趋势。一方面，各类严重威胁身体健康的神经系统疾病（如癫痫、脊髓损伤、帕金森病等）发病率居高不下；另一方面，严重的精神疾病患病率也呈上升趋势。实际上，上述情况在全球许多国家中也普遍存在。虽然临床上采用药物或手术治疗，部分解决了上述疾病的诊断和治疗问题，但由于神经与精神疾病的特殊复杂性，使得现有的方法和手段在许多情况下显得无能为力。

神经工程学研究将为临床神经和精神类疾病的诊断和治疗提供全新的解决方案。对于听觉功能丧失的聋人，植入人工电子耳蜗可以使他们复聪；对于癫痫、帕金森症等神经系统的疾病可以采用深部电刺激的方法阻止疾病的发作；对由于肌萎缩侧索硬化症等疾病造成的瘫痪病人而言，可以采用脑－机接口技术通过对大脑信号的解读使患者实现与外界的交流；而对于那些由于意外事故造成的脊髓损伤病人，也可以采用脑－机接口技术恢复其对外部设备的控制。

神经工程的研究与相关医疗器械的开发紧密相连。无论是针对中枢神经系统还是外周神经系统的问题，神经工程产品都将在疾病的诊断、治疗和康复中发挥重要的作用。

本词条内容贡献者为:

高上凯 - 教授 - 清华大学医学院生物医学工程系