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脑科学与神经工程

脑科学和神经工程是北航生物与医学工程学院一个新的研究方向。根据该方向比较典型的多学科交叉特性,我们主要结合生物医学、计算机、电子工程、机械和心理学等学科领域,在不同层次和尺度上研究中枢神经系统信息处理和神经回路的变化过程,以及这些过程在中枢功能控制系统内的整合作用,进而研究脑的结构、功能和变化。我们的研究主要用到了神经电生理、结构影像、功能影像、行为学、细胞间及分子水平等多种手段。

我们在脑科学的主要三个方面都开展了相关研究:

1.认知神经科学和神经生物学:我们主要旨在更好地认识脑的功能、结构和神经回路在生理病理状态转移过程中的变化规律,研究神经系统结构与功能及其相互关系,在宏观到微观各个层次上(整体系统水平、脑联通网络及神经回路水平、细胞分子水平),探究神经回路和神经系统的活动规律。我们已开展了基于量化脑电分析和神经影像的认知神经科学研究,以结构和脑功能成像计算方法为突破口,从脑局部感兴趣区域、局部功能系统区域和大脑网络三个空间尺度,开展脑电、核磁、近红外等一系列脑溯源和脑成像计算理论与方法学研究,建设多模态脑成像的技术与平台。我们同时开展行为神经生物学(认知学习、睡眠觉醒等)研究,并运用比较和系统分析手段。

2.临床神经科学:我们主要旨在?;つ缘墓δ?,研究与神经系统有关的疾病,及其诊断、检测、控制、治疗的方法技术等。已经开展的研究包括癫痫病、阿尔茨海默症、帕金森病、抑郁症和自闭症等。

3.计算神经科学:我们主要旨在通过数理模型和计算机仿真,仿真并重建脑的一部分结构和功能,模拟并设计创造出类脑仿生的具有进化和群体智能的机器,尤其针对脑认知学习的能力以及对非结构化信息的处理能力。该研究依托神经科学、计算机人工智能与机器人的交叉融合。

我们同时也开展神经工程的研究。主要结合神经科学与医学电子学、信息处理、工程学、人-机交互及机器人学等,从计算神经科学、实验神经科学、神经电生理和信号处理等领域,通过神经系统和人造设备间的沟通来增强人体的功能。当前,我们的研究主要是:①脑-机接口;②探究感觉系统和运动系统编码和处理信息的机制和这些机制在病理的状态下发生的变化;③神经修复等途径操纵这些正常和病变的机制。

我们在神经工程研究的目标之一是恢复失去或受损的神经功能。在这方面包含设计、分析和测试神经细胞及神经系统的再生及修复功能。
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