神经工程学：连接大脑与外部世界

神经工程学 是一个神经科学与工程学相结合的领域。它旨在创造能够沟通或改善大脑功能的技术。通过将生物学、计算机科学和电子工程相结合，它使我们能够与大脑建立联系。这有助于找到诊断和治疗大脑问题的新方法。

脑设备和脑机接口等行业发展迅速。这种增长来自于更多的老年人和更新、更简便的医疗程序。伊利诺伊大学香槟分校为新生提供在线讲座。它涵盖生物工程、神经工程和计算机科学与生物工程。讲座重点介绍了大脑技术和互动如何改变医疗保健。

关键要点

• 神经工程学将神经科学与工程学相结合，开发出了增强大脑功能的技术。
• 对神经系统设备和微创手术的需求不断增长，推动了行业的发展。
• 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的多学科课程强调神经工程学。
• 脑机接口是神经工程进步的前沿。
• 神经系统在未来的医疗诊断和治疗中发挥着重要作用。

神经工程学入门

神经工程处于生物医学突破的最前沿。它结合了神经科学和工程学。其目标是与神经系统对接，提高人的能力并解决神经问题。了解 神经工程学基础 是了解其对医学和科技的巨大影响的关键。

人脑非常复杂，重约三磅，拥有约 860 亿个神经元，外加许多神经胶质细胞。这一网络对认知能力至关重要，而神经工程学正致力于增强认知能力。一个好的 神经工程学入门 明确了其开创性原则。

成人大脑包含约 860 亿个神经元和数万亿个突触，因此成为神经工程学研究的焦点。

神经工程专家还在寻找治疗中风、脊柱损伤或癫痫等脑部疾病的方法。他们的目标是增强大脑功能，如记忆力和注意力。但是，他们的工作带来了有关隐私、伦理和社会影响的严重问题。

神经工程学的基础

神经工程领域令人着迷。它将我们的神经系统与人工设备联系在一起。它依靠 神经编码, 突触可塑性， 和 脑机接口 (BCIs).

神经编码

神经编码 是关于神经元如何利用电活动来处理信息。它对于了解大脑如何说话和处理信号至关重要。研究人员发现了不同的模式是如何与感觉或行动联系在一起的。

这些知识对于推动 BCI 技术.它有助于使神经假肢更加有效。

突触可塑性

突触可塑性 让突触根据活动改变强度。它是学习和记忆的关键。随着时间的推移，它能让我们的大脑回路变得更好。

在神经工程学中，这一概念有助于改进人工网络。它还能让神经设备与我们的身体更好地配合。

脑机接口 (BCI)

BCI 是将我们的大脑与设备直接连接起来的神奇工具。它们将大脑信号转化为指令。这样，人们就可以用意念控制计算机或假肢等设备。

这项技术改变了那些行动不便的人的生活。它还开辟了增强人类能力的新途径。

神经工程学融合了计算神经科学和电子工程学等多个领域的知识。我们在 神经编码, 突触可塑性， 和 生物识别技术 让我们创建新的桥梁。这些桥梁将我们的大脑与设备世界连接起来。

脑机接口：与大脑直接交流

脑机接口（BCI）改变了我们对大脑与机器对话的看法。现在，人们只需通过脑电波就能控制计算机或假肢。这些神奇的工具分为三种 脑机接口的类型无创、有创和微创生物识别技术。

无创 BCI

无创 BCI 无需手术即可工作。它们使用外部的特殊传感器采集大脑信号。使用最广泛的技术是脑电图，它可以从头皮记录大脑的电振动。80 年前，汉斯-伯杰（Hans Berger）通过对阿尔法节律的研究实现了这一领域的重大飞跃。

此后，出现了像 P300 拼写器这样的发明。它可以让用户通过思考在屏幕上挑选字母。分析大脑的节奏和反应模式在使这些技术发挥作用方面发挥了重要作用。

有创 BCI

侵入性 BCI 需要将电极直接植入大脑。这种方法能提供更清晰的信号，但也存在风险。通过训练大脑，研究人员利用这种技术为那些身体严重受限的人提供了新的能力。自 20 世纪 70 年代以来，我们已经取得了重大进展，包括利用大脑信号来操作小工具。

微创 BCI

微创BCI没有全创BCI那么苛刻，但却能提供比无创BCI更好的信号。它们使用先进的技术将设备置于大脑内部，风险较小。有了这些工具，人们就可以做使用电脑、发送电子邮件或移动等事情。 机械手 只要想一想，就能拥有武器。

神经刺激技术

神经刺激技术改变了我们治疗神经问题的方式。它们为治疗和研究带来了新的选择。其中，脑深部刺激（DBS）和经颅聚焦超声（tFUS）脱颖而出。它们采用新的方法来调整大脑活动，缓解各种疾病的症状。

脑深部刺激（DBS）

DBS 技术 的工作原理是在大脑中植入电极。这些电极有助于控制异常的大脑活动。它对帕金森病和本质性震颤很有帮助。DBS 能够准确定位治疗目标，减少不良症状，提高生活质量。

2023 年 4 月 27 日推出的无线和无电池植入体是一大进步。它们能持续调节大脑活动，无需定期手术或更换电池。这提高了患者的舒适度和设备的使用寿命。

经颅聚焦超声（tFUS）

tFUS 是无创神经刺激技术的一大进步。它利用超声波瞄准大脑区域。这不需要手术。对于不想进行侵入性手术的患者来说，这是一个不错的选择。

tFUS 不仅能调整大脑回路。它可以治疗许多神经问题。例如，它可以治疗精神疾病、慢性疼痛以及直接向大脑输送药物。

DBS 和 tFUS 提供了两种独特的方法来帮助推进 神经刺激方法.从 2013 年到 2024 年，随着对这些设备需求的增长，它们将继续改善对脑部疾病的治疗。它们提供了新的...

常问问题

术语表

Brain-Computer Interface (BCI): 一种实现大脑与外部设备直接通信的系统，允许通过神经活动控制技术。它通常涉及信号采集、处理，并将其转换为辅助设备或神经义肢等应用的指令。

Computed Tomography (CT): 一种医学成像技术，利用X射线和计算机处理技术创建人体横截面图像，从而能够详细地显示内部结构和组织。它通过从二维数据提供三维图像来增强诊断能力。

Food and Drug Administration (FDA): 美国卫生与公众服务部的一个联邦机构，负责监管食品安全、药品、医疗器械、化妆品和烟草产品，通过科学评估和执行合规标准来确保公众健康和安全。

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): 一个致力于通过出版物、会议和标准制定推动电气工程、电子、计算机科学及相关领域技术进步的专业协会。该协会致力于促进全球专业人士和研究人员之间的创新与合作。

Robotic Process Automation (RPA): 一种使用软件机器人自动执行业务流程中重复的、基于规则的任务的技术，通过模仿人类与数字系统的交互来提高效率、准确性和生产力。

Technological Readiness Levels (TRL): 用于评估技术成熟度的量表，涵盖从基础研究和开发到全面部署的阶段，通常分为 1（概念）到 9（操作使用），以促进技术开发过程中的评估和决策。