神經(jīng)工程導論(本科/生物醫(yī)學工程)
定 價:65 元
我社與生物醫(yī)學工程專業(yè)教學指導委員會共同調研、反復論證后確定本套教材品種,共同遴選主編。得到國內近百所院校的響應與支持參與。1.國內首套生物醫(yī)學工程專業(yè)規(guī)劃教材,教指委主導,代表全國生物醫(yī)學工程專業(yè)水平;2.近百所醫(yī)學及理工科院校參與,具有相當?shù)男袠I(yè)普遍性;3.基于生物醫(yī)學工程專業(yè)培養(yǎng)目標出發(fā),體現(xiàn)教材三基五性三特定原則;4.以融合教材形式呈現(xiàn),紙書更加精煉明晰,數(shù)字部分呈現(xiàn)生物醫(yī)學工程專業(yè)特點。
本教材按照國家衛(wèi)生健康委員會與高等學校生物醫(yī)學工程類專業(yè)教學指導委員會規(guī)劃的首套生物醫(yī)學工程專業(yè)系列教材的要求進行編寫。教材內容編寫力圖做到體現(xiàn)時代性、前沿性、先進性和科學性,讓讀者既能系統(tǒng)了解該領域的基本概念、基本原理及相關的技術,又能把握該領域內前沿應用。神經(jīng)工程是一個多學科交叉融合的新興領域,它融合神經(jīng)科學和工程學方法分析神經(jīng)功能,解決與神經(jīng)科學相關的問題,并為神經(jīng)系統(tǒng)的康復,以及健康人的機體功能提升提供有效的解決方案。神經(jīng)工程雖是一門十分年輕的學科,未來必將是中國腦計劃、十四五規(guī)劃中腦科學領域實施前瞻性、戰(zhàn)略性國家重大科技項目中不可或缺的部分。然而目前缺少對神經(jīng)工程方向系統(tǒng)介紹的教材,同時為推動學科的發(fā)展,完善國內相關學科方向教材體系,為我國在神經(jīng)工程領域開展人才培養(yǎng)和教學實踐開展提供有力保障,本教材應運而生。
神經(jīng)工程是一個多學科交叉融合的新興領域,它融合神經(jīng)科學和工程學方法分析神經(jīng)功能,解決與神經(jīng)科學相關的問題,并為神經(jīng)系統(tǒng)的康復,以及健康人的機體功能提升提供有效的解決方案。神經(jīng)工程雖是一門十分年輕的學科,未來必將是中國腦計劃、十四五規(guī)劃中腦科學領域實施前瞻性、戰(zhàn)略性國家重大科技項目中不可或缺的部分。然而目前缺少對神經(jīng)工程方向系統(tǒng)介紹的教材,同時為推動學科的發(fā)展,完善國內相關學科方向教材體系,為我國在神經(jīng)工程領域開展人才培養(yǎng)和教學實踐開展提供有力保障,本教材應運而生。本教材按照國家衛(wèi)生健康委員會與高等學校生物醫(yī)學工程類專業(yè)教學指導委員會規(guī)劃的首套生物醫(yī)學工程專業(yè)系列教材的要求進行編寫。教材內容編寫力圖做到體現(xiàn)時代性、前沿性、先進性和科學性,讓讀者既能系統(tǒng)了解該領域的基本概念、基本原理及相關的技術,又能把握該領域內前沿應用。教材編寫過程中得到了眾多院校專家的支持,由國內多所高校從事神經(jīng)工程領域研究且教學經(jīng)驗豐富的教師和研究人員共同編寫而成。教材的編寫得到了中國工程院顧曉松院士及清華大學高上凱教授的大力支持,特邀請兩位專家擔任教材主審。全教材共分為九章。章緒論,由西南科技大學張楊松和電子科技大學堯德中共同編寫;第二章神經(jīng)系統(tǒng)概述,由西安交通大學王玨和李延海共同編寫;第三章認知與心理,由重慶大學侯文生和陸軍軍醫(yī)大學何諧編寫;第四章神經(jīng)系統(tǒng)的病理基礎,由南開大學楊卓、天津醫(yī)科大學趙景霞和天津大學張引國共同編寫;第五章神經(jīng)康復基礎,由西安交通大學王玨、陳艷妮和中山大學竇祖林共同編寫;第六章神經(jīng)電信號及其檢測分析方法,由浙江大學封洲燕編寫;第七章神經(jīng)功能成像基礎,由電子科技大學羅程和堯德中共同編寫;第八章神經(jīng)調控基礎,由重慶大學侯文生和陳琳編寫;第九章神經(jīng)工程技術及應用,由天津大學明東、昆明理工大學伏云發(fā)、河北工業(yè)大學徐桂芝、天津大學倪廣健、上海大學楊幫華和上海交通大學呂寶糧共同編寫。教材由明東和堯德中終統(tǒng)稿。教材的編寫和出版受到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金及天津大學研究生創(chuàng)新人才培養(yǎng)項目等的共同支持,教材編寫中也參考和引用了眾多學者的研究成果,所參閱的主要文獻資料均已在書后列出,作者向項目資助及相關研究者表示衷心的感謝。教材編寫中得到高等學校生物醫(yī)學工程類專業(yè)教學指導委員會和人民衛(wèi)生出版社的大力支持和幫助,在此一并致謝!本教材配套教學資源豐富,每章附有復習思考題,配套附有數(shù)字資源如教學課件、同步練習,供讀者選用。本教材適用于生物醫(yī)學工程類專業(yè)以及與生物醫(yī)學工程專業(yè)相關的交叉專業(yè)本科生及研究生作為神經(jīng)工程學相關課程教材,也可作為所有對該領域感興趣的科研與工程技術人員的入門參考書。全體編寫和審定人員為本教材的定稿付出了辛勤的勞動,在此表示衷心感謝。由于神經(jīng)工程學是一門新興且多學科交叉的學科,發(fā)展迅速,很多內容還在逐步完善的過程中,限于編者水平,本教材難免有不足之處,懇請讀者批評指正,以求后續(xù)予以修正和補充。明 東 堯德中2021 年6 月
2010年度新世紀優(yōu)秀人才,天津市131創(chuàng)新型人才培養(yǎng)工程層次人選;天津大學研究生院學科建設辦公室主任,天津大學生物醫(yī)學工程系Chair Professor(系主任),天津大學神經(jīng)工程與康復實驗室主任、神經(jīng)工程研究團隊學術帶頭人;九三學社天津大學委員會主任委員;天津市南開區(qū)政協(xié)科技委副主任;天津大學青年教師聯(lián)誼會理事長;天津大學科協(xié)副主席
章 緒論 /1節(jié) 神經(jīng)工程概述 / 1一、 神經(jīng)工程的基本概念 / 1二、 神經(jīng)工程系統(tǒng)的基本構成 / 2三、 神經(jīng)工程的分類及簡介 / 4第二節(jié) 神經(jīng)工程的研究與應用范疇 / 8一、 神經(jīng)工程的研究范疇 / 8二、 神經(jīng)工程的應用范疇 / 10第三節(jié) 神經(jīng)工程的未來發(fā)展方向 / 12本章小結 / 13思考題 / 14第二章 神經(jīng)系統(tǒng)概述 /15節(jié) 神經(jīng)系統(tǒng)的基本組織結構 / 15一、 中樞神經(jīng)系統(tǒng) / 15二、 周圍神經(jīng)系統(tǒng) / 33三、 神經(jīng)傳導通路 / 39第二節(jié) 神經(jīng)元和膠質細胞的基本結構與功能 / 43一、 神經(jīng)元的結構與功能 / 44二、 神經(jīng)膠質細胞的結構與功能 / 46第三節(jié) 神經(jīng)元間的信息傳遞 / 48一、 突觸的類型 / 48二、 電突觸的結構與特征 / 48三、 化學性突觸的結構及分類 / 49四、 化學性突觸的傳遞過程、調節(jié)及特征 / 50五、 突觸后電位 / 52第四節(jié) 神經(jīng)元的聯(lián)系方式與整合機制 / 53一、 神經(jīng)元的聯(lián)系方式 / 53二、 整合機制 / 54本章小結 / 56思考題 / 57目 錄/ / 12第三章 認知與心理 /58節(jié) 認知心理概述 / 58一、 認知心理學發(fā)展 / 58二、 認知神經(jīng)心理主要假說 / 59三、 認知心理學的主要觀點及研究方法 / 60四、 認知心理的偏側化效應及其影響因素 / 61第二節(jié) 認知心理的信息加工機制 / 62一、 認知心理的信息系統(tǒng)組成 / 62二、 認知心理信息加工過程 / 63三、 認知心理的整合與相互作用 / 65第三節(jié) 神經(jīng)工程的人機交互認知心理效應 / 67一、 神經(jīng)刺激的感覺心理效應 / 67二、 人機交互的腦力負荷 / 70三、 注意與情緒的神經(jīng)調控 / 71第四節(jié) 認知神經(jīng)心理測評 / 72一、 認知神經(jīng)心理評估的基本概念 / 72二、 常用認知神經(jīng)心理測量方法 / 73三、 測量結果的解釋 / 74本章小結 / 76思考題 / 76第四章 神經(jīng)系統(tǒng)的病理基礎 /77節(jié) 概論 / 77第二節(jié) 中樞神經(jīng)病理 / 77一、 中樞神經(jīng)損傷的病因和分類 / 78二、 中樞神經(jīng)損傷的病理特征 / 78三、 中樞神經(jīng)損傷的修復 / 81第三節(jié) 周圍神經(jīng)病理 / 81一、 周圍神經(jīng)損傷的病因和分類 / 81二、 周圍神經(jīng)損傷后的病理變化 / 84三、 周圍神經(jīng)損傷的功能檢測和修復 / 86第四節(jié) 自主神經(jīng)生理與病理 / 89一、 中樞神經(jīng)系統(tǒng)對內臟活動的調節(jié) / 89二、 自主神經(jīng)功能紊亂 / 92三、 自主神經(jīng)損傷病理 / 93四、 自主神經(jīng)功能檢測 / 93第五節(jié) 神經(jīng)心理疾病 / 94一、 神經(jīng)心理學概述 / 94二、 神經(jīng)心理疾病種類 / 94本章小結 / 98思考題 / 99第五章 神經(jīng)康復基礎 / 100節(jié) 神經(jīng)再生與修復/ 100一、 中樞神經(jīng)系統(tǒng)的再生與修復 / 100二、 周圍神經(jīng)系統(tǒng)的再生與修復 / 102三、 神經(jīng)干細胞與神經(jīng)再生修復 / 103四、 生物組織工程與神經(jīng)再生修復 / 105第二節(jié) 神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性 / 107一、 神經(jīng)系統(tǒng)可塑性的理論機制 / 108二、 中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的可塑性 / 109三、 周圍神經(jīng)損傷后的可塑性 / 111四、 老年人神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性 / 112五、 增強神經(jīng)可塑性的康復治療方法 / 112六、 豐富環(huán)境 / 114第三節(jié) 感覺與運動控制理論 / 114一、 運動控制概述 / 114二、 神經(jīng)肌肉的運動控制理論 / 115三、 與動作控制有關的理論 / 117四、 運動控制檢測技術 / 119五、 運動控制的實踐應用 / 121本章小結 / 122思考題 / 123第六章 神經(jīng)電信號及其檢測分析方法 / 124節(jié) 神經(jīng)電生理的理論基礎 / 124一、 細胞膜的組成結構和基本電特性 / 125二、 細胞膜的靜息電位和動作電位 / 129第二節(jié) 細胞膜離子通道的理論模型 / 132一、 離子通道模型的建立 / 132二、 HH 離子通道模型的仿真 / 138三、 HH 離子通道模型的應用 / 142第三節(jié) 神經(jīng)電信號的檢測方法 / 144一、 不同層次腦神經(jīng)系統(tǒng)電信號的檢測 / 144二、 微電極陣列記錄技術 / 146三、 神經(jīng)元鋒電位信號的檢測和分類 / 148第四節(jié) 神經(jīng)電信號的分析方法 / 154一、 神經(jīng)元脈沖序列的分析方法 / 154二、 腦電圖EEG 的分析方法 / 161本章小結 / 164思考題 / 165第七章 神經(jīng)功能成像基礎 / 166節(jié) 功能磁共振成像原理與計算 / 166一、 BOLD-fMRI 成像基礎 / 167二、 BOLD-fMRI 數(shù)據(jù)分析基礎 / 167三、 靜息態(tài)fMRI 計算 / 169四、 任務態(tài)fMRI 計算 / 172第二節(jié) PET/SPECT 成像原理與計算 / 177一、 PET 神經(jīng)成像原理基礎 / 177二、 SPECT 神經(jīng)成像原理 / 178三、 PET/SPECT 神經(jīng)成像分析及臨床應用 / 180第三節(jié) 影像腦網(wǎng)絡分析方法 / 183一、 腦網(wǎng)絡分析概述 / 183二、 腦結構網(wǎng)絡分析方法 / 185三、 腦功能網(wǎng)絡分析方法 / 187四、 腦功能有向連接分析方法 / 190第四節(jié) 多模態(tài)成像分析方法 / 193一、 多模態(tài)成像分析概述 / 193二、 非對稱的多模態(tài)成像融合技術 / 196三、 對稱多模態(tài)成像融合技術 / 200四、 多模態(tài)網(wǎng)絡融合技術及融合評估技術 / 201本章小結 / 205思考題 / 205第八章 神經(jīng)調控基礎 / 206節(jié) 神經(jīng)調控概述 / 206第二節(jié) 神經(jīng)電刺激 / 207一、 電刺激與神經(jīng)響應 / 207二、 功能性神經(jīng)電刺激 / 207三、 治療型神經(jīng)電刺激 / 210第三節(jié) 神經(jīng)磁刺激 / 213一、 磁場對神經(jīng)的調控 / 213二、 經(jīng)顱磁刺激 / 215三、 聚焦經(jīng)顱磁刺激技術 / 218第四節(jié) 神經(jīng)光刺激 / 219一、 光基因及神經(jīng)調控 / 220二、 近紅外神經(jīng)刺激 / 220本章小結 / 223思考題 / 223第九章 神經(jīng)工程技術及應用 / 224節(jié) 腦- 機接口技術及應用 / 224一、 腦- 機接口技術:變革性的人機交互 / 224二、 腦- 機接口范式 / 227三、 腦- 機接口技術的應用領域 / 232四、 腦- 機接口未來的發(fā)展趨勢 / 233第二節(jié) 神經(jīng)形態(tài)芯片 / 234一、 神經(jīng)形態(tài)芯片基本知識 / 234二、 CMOS 神經(jīng)形態(tài)芯片 / 236三、 FPGA 數(shù)字神經(jīng)形態(tài)芯片 / 237四、 憶阻器神經(jīng)形態(tài)芯片 / 240五、 光子神經(jīng)形態(tài)芯片 / 243六、 石墨烯電容器 / 244第三節(jié) 神經(jīng)假體 / 245一、 神經(jīng)假體概述 / 245二、 視覺神經(jīng)假體 / 245三、 聽覺神經(jīng)假體 / 249第四節(jié) 神經(jīng)工程在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診治方面的應用 / 251一、 疾病的監(jiān)測 / 252二、 疾病的診斷 / 254三、 疾病的康復治療 / 255第五節(jié) 基于腦電和眼電信號融合的警覺度估計 / 263一、 引言 / 263二、 警覺度 / 264三、 警覺度標注 / 265四、 警覺度估計 / 265五、 跨被試者警覺度估計 / 269本章小結 / 275思考題 / 275推薦閱讀 / 276中英文名詞對照索引 / 278