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出版者:Churchill Livingstone

作者:David Kessel MB BS MA MRCP FRCR

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2005-04-13

价格:USD 83.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780443100444

丛书系列:

图书标签:

• Interventional Radiology
• IR
• Radiology
• Medical Imaging
• Minimally Invasive Procedures
• Vascular Intervention
• Oncology
• Cardiovascular
• Neurointervention
• Diagnostic Imaging

深度解剖与前沿应用：现代神经科学与生物工程的融合（暂定名） 书籍简介 本书旨在为神经科学研究人员、生物医学工程师、临床神经科医生以及对人脑复杂性与前沿技术交叉领域抱有浓厚兴趣的读者，提供一个深度整合的知识框架。我们聚焦于人类大脑结构、功能解析的最新突破，以及如何利用尖端生物工程技术，如合成生物学、先进的神经接口和高精度影像学，来理解、模拟甚至修复神经系统疾病。本书将彻底摒弃对单一技术或学科的片面强调，转而构建一个跨学科的视角，展示神经科学如何与工程学、计算科学紧密结合，共同绘制出脑科学的未来蓝图。 --- 第一部分：重塑认知图景：神经科学的范式转变 第一章：从宏观到微观的精细化解析 本章将详尽阐述现代神经科学如何通过多模态成像技术，实现对神经回路的纳米级分辨率观察。我们将深入探讨光遗传学（Optogenetics）、化学遗传学（Chemogenetics）的最新迭代及其在解析复杂行为网络中的应用。重点分析电子显微镜（EM）连接组学的进步，特别是针对大脑皮层微柱的重建工作，如何揭示信息处理的底层架构。讨论不再局限于细胞或突触本身，而是转向对环路动力学的实时、活体监测，包括钙成像和电压敏感染料的最新进展。 第二章：突触可塑性与信息编码的计算模型 本章将深入探讨突触连接的动态变化——即可塑性——在学习、记忆和适应性行为中的核心作用。内容将涵盖经典的赫布理论（Hebbian Theory）的现代修正，如STDP（Spike-Timing-Dependent Plasticity）的参数化建模。我们着重介绍稀疏编码（Sparse Coding）和贝叶斯推理在解释大脑信息表征效率方面的最新理论框架。读者将了解到，神经元群体的集体振荡（如Gamma、Theta波）如何作为信息传输的“载波”，并探讨这些振荡在不同认知任务中的功能特异性。 第三章：意识的生物学基础与非线性动力学 意识，作为神经科学的终极难题，在本章中将以可操作的、可测量的角度进行探讨。我们将审视主流的意识理论，如整合信息论（IIT）和全局工作空间理论（GWT）的最新实验验证。重点分析麻醉状态、睡眠周期以及特定脑区损伤如何影响意识的“整合”和“分化”程度。本章的特色在于引入复杂系统理论，用非线性动力学工具来描述大脑状态空间的转变，试图从数学上界定“有意识”状态与“无意识”状态的临界点。 --- 第二部分：工程赋能：前沿生物技术的神经系统干预 第四章：下一代神经接口技术：从记录到写入 本部分聚焦于人脑与外部世界的直接信息交换技术。我们将全面回顾微电极阵列（MEA）的发展，重点介绍柔性电子学和可注射电子设备（Injectable Electronics）如何克服传统硬质电极的免疫排斥和长期稳定性问题。对于“写入”功能，本书将深入解析深部脑刺激（DBS）技术的进步，特别是如何利用定向、闭环（Closed-loop）算法，根据实时神经信号调整刺激参数，以实现更精准的症状控制。同时，对光遗传学在人体应用中的伦理和技术挑战进行坦诚的讨论。 第五章：合成生物学在神经修复中的潜力 合成生物学的理念正被引入神经科学，以期实现对细胞功能的精确重编程。本章将详细介绍利用CRISPR/Cas系统对特定神经元亚群进行基因编辑，以矫正遗传性神经退行性疾病的潜力。此外，我们将探讨工程化细胞疗法，例如设计表达特定神经营养因子的细胞，或构建能够分泌神经递质的“生物工厂”细胞，用于替代受损的神经元网络。讨论将聚焦于递送系统（如腺相关病毒载体）的安全性优化和靶向精确性。 第六章：类脑计算与神经形态硬件的崛起 为了更好地模拟和理解大脑，我们必须构建能够模仿其运作原理的计算架构。本章将详细介绍神经形态芯片（Neuromorphic Hardware），如IBM的TrueNorth和Intel的Loihi。内容将涵盖忆阻器（Memristors）作为模拟突触的物理实现，以及如何利用这些硬件平台运行高度并行化的、事件驱动的（Spiking Neural Networks, SNNs）模型。本书强调，这些硬件不仅是模拟工具，更是理解大脑效率和能耗比的物理学窗口。 --- 第三部分：整合与应用：神经工程面临的挑战与未来方向 第七章：脑疾病的系统生物学建模与早期诊断 神经系统疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病、重度抑郁症）的复杂性要求我们从系统层面进行理解。本章将介绍如何整合多组学数据（基因组学、蛋白质组学、代谢组学）与大规模神经影像数据（fMRI, DTI），建立预测模型。重点关注生物标志物的发现，特别是利用液体活检（Liquid Biopsy）技术在早期筛查中的应用。讨论将强调从“症状中心”到“网络紊乱”的诊断思维转变。 第八章：神经可塑性引导的康复工程 康复医学正受益于对神经可塑性的深入理解。本章关注如何设计高强度、有针对性的、基于反馈的训练方案。我们将介绍如何结合虚拟现实（VR）/增强现实（AR）环境与脑机接口（BCI），为中风或脊髓损伤患者提供“虚拟肢体”的控制体验，从而最大化功能重塑。内容将涵盖运动皮层替代性重组的神经影像学证据，以及评估康复效果的客观指标。 第九章：伦理、安全与人机共存的未来展望 任何涉及人脑的深度干预技术都伴随着深刻的伦理和社会考量。本章将探讨神经增强（Cognitive Enhancement）的技术可行性与社会公平性问题，以及神经数据隐私和安全的保护框架。最后，我们将展望未来十年，神经科学与工程学如何共同推动完全自适应的人工智能（Adaptive AI）的发展，以及人类认知与机器智能边界的模糊化趋势。本书总结时，将呼吁跨学科合作，以负责任的态度驾驭这项前沿技术。 --- 本书特色： 本书结构严谨，论述深入，避免了肤浅的科普性介绍。它要求读者具备一定的生物学或工程学背景，旨在成为该交叉领域研究人员和高级学生的权威参考书。通过对最新文献的批判性分析和对未来研究方向的前瞻性预测，本书致力于激发读者对脑科学边界的探索热情。

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