目錄
前言
致謝
第一部分 神經(jīng)工程學基礎
第1章 緒論 3
1.1 概述 3
1.2 神經(jīng)工程發(fā)展歷史 6
1.2.1 神經(jīng)工程技術的起源 6
1.2.2 神經(jīng)成像方法與神經(jīng)工程發(fā)展 8
1.2.3 神經(jīng)科學發(fā)展與神經(jīng)工程發(fā)展 12
1.3 腦科學與人工智能的興起帶來新機遇 14
1.4 神經(jīng)工程學研究的重要意義和產(chǎn)業(yè)前景 17
思考題 19
參考文獻 19
第2章 神經(jīng)生理與病理學基礎 21
2.1 神經(jīng)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 21
2.1.1 腦與脊髓的解剖結(jié)構(gòu)與生理功能 21
2.1.2 周圍神經(jīng)系統(tǒng)的解剖生理 24
2.1.3 神經(jīng)系統(tǒng)的傳導通路 26
2.2 神經(jīng)系統(tǒng)的細胞生物學 30
2.2.1 神經(jīng)元與膠質(zhì)細胞 30
2.2.2 神經(jīng)元之間的信息傳遞 38
2.2.3 神經(jīng)遞質(zhì)和受體系統(tǒng) 44
2.3 神經(jīng)系統(tǒng)的生理功能 45
2.3.1 感覺分析功能 45
2.3.2 運動控制功能 52
2.3.3 腦的高級功能 54
2.4 神經(jīng)系統(tǒng)常見疾病的病理學基礎 59
2.4.1 腦梗死 59
2.4.2 阿爾茨海默病 61
2.4.3 脊髓損傷 63
2.4.4 肌萎縮脊髓側(cè)索硬化癥 65
2.5 本章小結(jié) 67
思考題 67
參考文獻 68
第3章 神經(jīng)心理學 69
3.1 神經(jīng)心理學的基本概念 69
3.1.1 定義 69
3.1.2 研究內(nèi)容 69
3.1.3 發(fā)展歷史 69
3.1.4 分支 70
3.2 神經(jīng)心理學的研究方法 71
3.2.1 概述 71
3.2.2 實驗神經(jīng)心理學方法 72
3.2.3 臨床神經(jīng)心理學方法 72
3.2.4 行為神經(jīng)病學方法 73
3.3 大腦結(jié)構(gòu)與心理功能 73
3.3.1 額葉的心理功能 73
3.3.2 頂葉的心理功能 73
3.3.3 顳葉的心理功能 74
3.3.4 枕葉的心理功能 75
3.3.5 邊緣系統(tǒng)的心理功能 75
3.3.6 大腦功能的偏側(cè)化 75
3.4 心理過程與腦機制 76
3.4.1 感覺和知覺 76
3.4.2 注意 83
3.4.3 記憶 88
3.4.4 情緒 94
3.4.5 睡眠 102
3.4.6 語言 109
3.5 本章小結(jié) 115
思考題 116
參考文獻 116
第4章 神經(jīng)工效學基礎 118
4.1 神經(jīng)工效學概述 118
4.1.1 神經(jīng)工效學定義 118
4.1.2 從工效學到神經(jīng)工效學 119
4.1.3 神經(jīng)工效學的現(xiàn)實意義 120
4.2 神經(jīng)工效學研究的重要問題 120
4.2.1 腦力負荷 121
4.2.2 人誤 123
4.2.3 腦力疲勞 125
4.2.4 情緒 128
4.2.5 睡眠缺失 129
4.2.6 警覺度 131
4.3 神經(jīng)工效學技術的應用 133
4.3.1 神經(jīng)增強 133
4.3.2 自適應自動化 139
4.3.3 增強認知 142
4.4 神經(jīng)工效學促進軍事、航天技術發(fā)展的重要意義 145
4.5 本章小結(jié) 147
思考題 147
參考文獻 148
第二部分 神經(jīng)傳感與成像
第5章 神經(jīng)模型與計算 153
5.1 神經(jīng)元放電模型 153
5.1.1 概述 153
5.1.2 細胞膜的電學效應 154
5.1.3 LIF模型及其改進 156
5.1.4 H-H模型及其改進 157
5.2 神經(jīng)元學習與突觸模型 161
5.2.1 概述 161
5.2.2 學習 162
5.2.3 Hebbian理論與突觸模型 163
5.2.4 突觸重塑的調(diào)節(jié)機制 165
5.3 神經(jīng)編碼 167
5.3.1 概述 167
5.3.2 神經(jīng)元的信息表達 167
5.3.3 神經(jīng)元信息編碼模式 168
5.4 神經(jīng)網(wǎng)絡計算模型 171
5.4.1 概述 171
5.4.2 動力學模型 171
5.4.3 拓撲學模型 182
5.5 皮層計算的神經(jīng)約束 186
5.5.1 概述 186
5.5.2 大腦活動的邊界約束 186
5.5.3 局部配線的生物學約束 187
5.5.4 神經(jīng)通信網(wǎng)絡的布局 187
5.5.5 神經(jīng)活動的能量限制 189
5.6 認知電位神經(jīng)學模型 190
5.6.1 概述 190
5.6.2 認知電位ERP 190
5.6.3 誘發(fā)模型與振蕩模型 193
5.6.4 混合模型 197
5.7 本章小結(jié) 198
思考題 198
參考文獻 199
第6章 神經(jīng)電生理信號檢測 201
6.1 微電極神經(jīng)系統(tǒng)電信號檢測 201
6.1.1 單離子通道電信號檢測 201
6.1.2 微電極陣列電信號檢測 208
6.2 大腦神經(jīng)電信號檢測技術 212
6.2.1 腦電圖 212
6.2.2 皮層腦電圖 217
6.2.3 腦磁圖 219
6.3 外周神經(jīng)系統(tǒng)電信號檢測 223
6.3.1 肌電信號檢測 223
6.3.2 心電信號檢測 225
6.3.3 眼電信號檢測 227
6.3.4 皮電信號檢測 228
6.3.5 胃電信號檢測 229
6.4 神經(jīng)系統(tǒng)電信號多模式聯(lián)合檢測 230
6.5 本章小結(jié) 232
思考題 232
參考文獻 232
第7章 神經(jīng)電信號分析基礎 234
7.1 神經(jīng)電信號 234
7.1.1 自發(fā)腦電 234
7.1.2 誘發(fā)電位 235
7.1.3 誘發(fā)節(jié)律 236
7.1.4 動作電位 236
7.1.5 局部場電位 236
7.2 神經(jīng)電信號處理算法基礎 237
7.2.1 疊加平均與自適應濾波 237
7.2.2 傅里葉分析 239
7.2.3 時頻分析 241
7.2.4 相干分析 243
7.2.5 非線性動力學參數(shù) 245
7.2.6 因果性分析 249
7.2.7 溯源分析 251
7.2.8 主成分分析 254
7.2.9 獨立分量分析 256
7.2.10 模式識別 257
7.3 事件相關腦電信號分析 262
7.3.1 事件相關電位分析 262
7.3.2 誘發(fā)節(jié)律分析 265
7.3.3 穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位分析 269
7.4 峰電位處理 275
7.4.1 峰電位檢測 275
7.4.2 峰電位識別 276
7.5 局部場電位分析 277
7.5.1 一維局部場電位分析 277
7.5.2 局部場電位特定節(jié)律同步性及方向耦合分析 279
7.5.3 局部場電位交叉節(jié)律耦合分析 281
7.6 本章小結(jié) 284
思考題 284
參考文獻 285
第8章 神經(jīng)成像與圖像處理 287
8.1 計算機斷層掃描成像 287
8.1.1 CT成像的基本原理 288
8.1.2 CT成像在神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷的應用 291
8.2 功能磁共振成像 293
8.2.1 BOLD-fMRI成像原理 293
8.2.2 fMRI實驗設計基礎與原則 294
8.2.3 fMRI數(shù)據(jù)處理與分析 296
8.2.4 fMRI的典型應用 301
8.3 擴散磁共振成像 302
8.3.1 dMRI的基本原理 303
8.3.2 dMRI的數(shù)據(jù)采集 305
8.3.3 dMRI的高斯重建模型 308
8.3.4 dMRI的其他重建模型 311
8.4 光學神經(jīng)成像 315
8.4.1 神經(jīng)元活動的光學成像 316
8.4.2 神經(jīng)元網(wǎng)絡的光學成像 318
8.4.3 特定腦皮層功能構(gòu)筑的光學成像 319
8.4.4 系統(tǒng)與行為層面的腦功能光學成像 320
8.5 本章小結(jié) 322
思考題 323
參考文獻 324