集思未來課題推薦——阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病的腦機(jī)接口數(shù)字療法研究

“2017年3月，硅谷科技風(fēng)向標(biāo)埃隆·馬斯克宣布創(chuàng)辦Neuralink公司，計劃在4年內(nèi)開發(fā)出首個用于治療腦部疾病的腦機(jī)接口產(chǎn)品，未來將開發(fā)高生物相容性的植入神經(jīng)接口，實現(xiàn)人工智能植入人腦，取代人類的自然語言交流，實現(xiàn)顛覆性的智能人機(jī)接口技術(shù)。”在人工智能概念普及的今日，腦機(jī)接口將成為開啟將人變?yōu)?ldquo;蝴蝶一樣自由的思維”，將科幻帶進(jìn)現(xiàn)實的最后一道大門，也是生命科學(xué)希望攻克的最后一道課題。打通人工智能與機(jī)器的聯(lián)結(jié)，意味著人類可以通過腦電控制假肢、輪椅、機(jī)器人等身邊的事物，借助深度學(xué)習(xí)打造電腦，徹底顛覆人類的生活。項目將聚焦腦機(jī)接口這一前沿交叉研究課題。

探微計劃：BME生物醫(yī)學(xué)工程專題：阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病的腦機(jī)接口數(shù)字療法研究：皮層電化學(xué)信號動態(tài)建模與閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)開發(fā)【大學(xué)組】

開始日期: 2026-02-07

課時安排: 7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周不限時論文指導(dǎo)學(xué)習(xí)

適合人群

適合年級 (Grade): 大學(xué)生及以上

適合專業(yè) (Major): 電子計算機(jī)工程、生命科學(xué)、人工智能、軟件工程等專業(yè)或者希望修讀相關(guān)專業(yè)的學(xué)生；

需要具備大學(xué)微積分及Matlab編程基礎(chǔ)；

建議選修: 生物學(xué)與人體生理學(xué)

導(dǎo)師介紹

Dejan導(dǎo)師現(xiàn)任加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）電子計算機(jī)工程講席終身正教授、電氣與電子工程師協(xié)會會士(IEEE Fellow, Class of 2021）、美國醫(yī)學(xué)與生物工程院院士(AIMBE Fellow， Class of 2022)，擁有加州大學(xué)伯克利分校博士學(xué)位。Dejan導(dǎo)師的研究聚焦植入式神經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、領(lǐng)域特定計算、設(shè)計方法論，他于2006年在加州大學(xué)伯克利分校獲得博士學(xué)位，并因此榮獲2007年大衛(wèi)·J·薩克里森紀(jì)念獎。他目前的研究方向包括植入式神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)、領(lǐng)域特定計算架構(gòu)以及設(shè)計方法學(xué)。教授于2014年共同創(chuàng)立了半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)業(yè)公司Flex Logix Technologies。2009年，他獲得了國家科學(xué)基金會的CAREER獎。2010年，他與他人共同獲得了ISSCC杰克·雷珀杰出技術(shù)方向獎。2014年，他還榮獲ISSCC Lewis獲獎?wù)撐莫劇Ｔ趪H知名期刊發(fā)表論文110余篇，h指數(shù)56，i10指數(shù)160，引用量高達(dá)10000+。

項目介紹

本項目是工程與生命科學(xué)的交叉研究領(lǐng)域，具體內(nèi)容包括神經(jīng)工程和腦機(jī)接口、膜生物物理學(xué)、動作電位傳導(dǎo)、神經(jīng)信號記錄和刺激、神經(jīng)修復(fù)、數(shù)據(jù)分析與管理。學(xué)生將通過本項目了解人工智能為生命科學(xué)賦予的機(jī)會與限制以及腦機(jī)接口的具體案例，在項目結(jié)束時提交項目報告，進(jìn)行成果展示。

項目大綱

神經(jīng)工程和腦機(jī)接口：腦研究、腦結(jié)構(gòu)、腦機(jī)接口、應(yīng)用Introduction to neuroengineering and brain-machine interfaces (BCIs). Progress in brain research, brain structures, brain-computer interfaces, applications.

膜生物物理學(xué): 膜電位、神經(jīng)元細(xì)胞動力學(xué)、霍奇金-赫胥黎模型，膜生物物理學(xué)、神經(jīng)元的電化學(xué)模型和動態(tài)行為（動作電位）Membrane biophysics. Membrane potential, neuronal cell dynamics, Hodgkin-Huxley model; explain membrane biophysics and electrochemical model of a neuron and its dynamic behavior (action potentials).

動作電位傳導(dǎo)：電極/溶液界面、電極陣列、臨床實例，離子流和電流、膜電位、動作電位Action potential propagation. Electrode-solution interface, electrode arrays, clinical examples; learn ionic flow and current, membrane potential, origin of action potential.

神經(jīng)信號記錄和刺激：神經(jīng)信號刺激，神經(jīng)信號記錄，閉環(huán)神經(jīng)調(diào)節(jié)；細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外刺激，強度-時間曲線，神經(jīng)信號處理Neural recording and stimulation. Neural stimulation, neural recording, closed-loop neuromodulation; intracellular and extracellular stimulation, strength-duration curve, signal processing.

神經(jīng)修復(fù)、數(shù)據(jù)分析與管理：心臟起搏器、人工耳蝸、腦深部刺激、脊髓刺激，數(shù)據(jù)分析，社會影響，神經(jīng)治療技術(shù)，未來應(yīng)用Neural prostheses, data analytics, regulatory. Cardiac pacemaker, cochlear implants, deep-brain stimulation, spinal cord stimulation; data analytics; social implications; explain therapeutic neurotechnology, develop outlook into future applications.

項目回顧與成果展示Program Review and Presentation

論文輔導(dǎo) Project Deliverables Tutoring

項目收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周不限時論文指導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時；

項目報告；

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter；

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表指導(dǎo)（可用于申請）；

結(jié)業(yè)證書；

成績單。