本書基于神經(jīng)科學(xué)以及類器官領(lǐng)域最新理論、技術(shù)和進(jìn)展,在介紹二維和三維生物腦,以及生物相容性電極芯片的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)圍繞耦合了生物腦及電極芯片的片上腦的信息交互及任務(wù)控制展開論述,同時融入腦啟發(fā)及混合智能的最新理念,為片上腦新興技術(shù)及新型混合智能體技術(shù)開拓方向。本書分為四個部分:概述;人工生物腦;電極芯片;片上腦的耦合,總-分-總形式,層層遞進(jìn),圖文并茂,生物技術(shù)與信息技術(shù)融合交叉。本書適用于生物醫(yī)學(xué)工程、智能醫(yī)學(xué)工程、臨床醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)等專業(yè)的學(xué)生和老師,以及產(chǎn)品公司科研人員等。
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2008.09-2011.06華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院,神經(jīng)生物,博士
臨床醫(yī)學(xué)
目錄
第一篇 片上腦機(jī)接口概述
第一章 片上腦機(jī)接口的概念 1
第二章 片上腦機(jī)接口的現(xiàn)狀 3
第三章 片上腦機(jī)接口的挑戰(zhàn)和前景 6
第二篇 片上腦生物基礎(chǔ)
第一章 神經(jīng)電生理基礎(chǔ) 7
第一節(jié) 神經(jīng)信號的生成與傳導(dǎo) 7
第二節(jié) 突觸與神經(jīng)元間的信號傳遞 12
第三節(jié) 神經(jīng)電信號的記錄方法 15
第四節(jié) 小結(jié) 17
第二章 片上腦細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ) 18
第一節(jié) 原代神經(jīng)元 18
第二節(jié) 胚胎干細(xì)胞 20
第三節(jié) 人誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞 24
第四節(jié) 小結(jié) 28
第三章 2D片上生物腦 30
第一節(jié) 鼠源2D生物腦 30
第二節(jié) 人多能干細(xì)胞源 2D生物腦 33
第三節(jié) 2D片上腦電生理 36
第四節(jié) 小結(jié) 38
第四章 3D腦類器官 40
第一節(jié) 腦類器官的發(fā)展歷程 40
第二節(jié) 腦類器官的培養(yǎng)方法 43
第三節(jié) 腦類器官的結(jié)構(gòu) 48
第四節(jié) 腦類器官的電生理 50
第五節(jié) 區(qū)域特異性腦類器官 54
第六節(jié) 血管化腦類器官 58
第七節(jié) 腦類器官的融合 61
第八節(jié) 腦類器官的應(yīng)用 64
第九節(jié) 小結(jié) 68
第五章 3D組織工程類腦 70
第一節(jié) 組織工程類腦的基本概念及發(fā)展需求 70
第二節(jié) 3D組織工程類腦的設(shè)計(jì)原理 72
第三節(jié) 用于組織工程類腦構(gòu)建的生物材料 73
第四節(jié) 小結(jié) 75
第三篇 片上腦電極接口
第一章 在體環(huán)境神經(jīng)電極 76
第一節(jié) 非侵入式腦機(jī)接口 76
第二節(jié) 半侵入式神經(jīng)電極 83
第三節(jié) 侵入式神經(jīng)電極 86
第四節(jié) 小結(jié) 93
第二章 片上腦神經(jīng)電極 95
第一節(jié) 片上腦神經(jīng)電極的材料選擇 95
第二節(jié) 平面型神經(jīng)電極 99
第三節(jié) 針狀神經(jīng)電極 102
第四節(jié) 刺激融合的神經(jīng)電極 105
第五節(jié) 3D網(wǎng)狀神經(jīng)電極 107
第六節(jié) 小結(jié) 108
第三章 片上腦神經(jīng)信號采集的前端電路109
第一節(jié) 神經(jīng)電信號采樣電路與性能要求 109
第二節(jié) 神經(jīng)信號放大器 111
第三節(jié) 模擬濾波器 118
第四節(jié) 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 120
第五節(jié) 商用化神經(jīng)電極前端采樣芯片 125
第六節(jié) 小結(jié) 128
第四篇 片上腦機(jī)接口
第一章 片上腦構(gòu)建129
第一節(jié) 基于平面MEA的片上腦 129
第二節(jié) 基于立體信號檢測的片上腦 136
第三節(jié) 小結(jié) 141
第二章 片上腦信息交互 142
第一節(jié) 片上腦信息編碼 142
第二節(jié) 片上腦解碼 153
第三節(jié) 片上腦學(xué)習(xí)機(jī)制 160
第四節(jié) 片上腦神經(jīng)動力學(xué)建模與調(diào)控 166
第五節(jié) 小結(jié) 174
第三章 片上腦外部控制 175
第一節(jié) 片上腦外部控制平臺設(shè)計(jì) 175
第二節(jié) 片上腦控制原理 178
第三節(jié) 片上腦外部控制實(shí)例分析 182
第四節(jié) 小結(jié) 187
第四章 腦啟發(fā)式學(xué)習(xí)188
第一節(jié) 腦啟發(fā)式學(xué)習(xí)方法 188
第二節(jié) 腦啟發(fā)式學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展 195
第三節(jié) 小結(jié) 198
第五章 混合智能199
第一節(jié) 混合智能簡介 199
第二節(jié) 片上腦混合智能 200
第三節(jié) 混合智能的未來前景 204
第四節(jié) 小結(jié) 204
參考文獻(xiàn) 205