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當「腦控」走進元宇宙空間!從神經元到AI,前進思維的未來:突觸傳遞、運動控制、照相式記憶、腦機介面……由基礎神經科學至類腦智慧的跨越與創新

當「腦控」走進元宇宙空間!從神經元到AI,前進思維的未來:突觸傳遞、運動控制、照相式記憶、腦機介面……由基礎神經科學至類腦智慧的跨越與創新

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明細
 

內容簡介

【歡迎來到大腦的世界】

意識存在於何處?
我們如何看到和聽到?
我們怎麼記住一件事情?
人的七情六慾由大腦的哪些區域控制?

腦科學是理解自然和人類本身的「最終疆域」
更是生命科學最難以攻克的領域之一!

  ▎腦科學的前世今生
  本章介紹了神經科學的誕生和發展歷程。從顱相學的興衰到神經元的發現,再到認知科學的崛起,本書探索了人類如何逐步揭開大腦的祕密。這一章節還展望了腦科學的未來,探討了夢境掌控、意念互聯和記憶植入等可能性,展現了科幻小說般的未來圖景。

  ▎神奇的大腦
  走進大腦的微觀世界,深入了解神經元和神經膠質細胞的角色,以及神經訊號的傳遞過程。這一章節詳細介紹了大腦的總體組成,解釋了大腦地圖、溝迴和腦區的功能。此外,本書還探討了大腦的可塑性,及其在藥物治療、行為訓練和物理調控中的應用。

  ▎腦認知科學的興起
  本章聚焦於大腦的知覺與感覺,詳細解析了視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺的功能。接著,本書探討了運動控制系統,從運動產生的過程到運動障礙患者的挑戰。記憶與注意的研究揭示了照相式記憶和既視感的奧祕,並介紹了如何升級並更新大腦的記憶體。

  ▎「腦機介面」走進我們的生活還有多遠
  本章節深入介紹了腦機介面技術,從其基本概念到在醫療、軍事和娛樂領域的應用。我們將看到腦機介面如何幫助肢體身心障礙患者重新「動起來」,以及未來可能出現的科技創新,例如「腦控」技術在元宇宙中的應用,讓人類與機器的互動更加緊密。

  ▎類腦智慧發展的人工智慧時代
  本章展望了人工智慧與腦科學的結合,探討了類腦智慧的未來發展。人工智慧不僅促進了科技的快速進步,還對人類生活產生了深遠影響。期待著人工智慧與人腦攜手共進的未來,探索類腦智慧帶來的下一個「春天」。

本書特色

  本書由閆天翼教授根據多年研究經驗撰寫,介紹了大腦研究的發展歷程和基礎知識,並探討腦科學在實際生活中的應用。作者運用類比手法使科學知識通俗易懂,增添趣味性,全書內容涵蓋神經科學的歷史、現狀與未來,以及腦機介面技術和人工智慧的前景,旨在引導讀者了解大腦的奧祕,激發科學探索的興趣。
 

作者介紹

作者簡介

閆天翼


  博士,大學教授、博士生指導教授、生命學院副院長、生物醫學工程系主任,在腦機智慧與神經工程研究領域有豐富的經驗。主要研究方向為腦機智慧與神經科學工程,涉及腦機制、腦模擬、腦康復領域的理論研究和設備發明等工作,推進了腦疾病診治、腦功能增強等技術的轉化應用。發表研究論文100餘篇;申請/授權發明專利50餘項;軟體著作權10餘項。
 

目錄

前言 歡迎來到大腦的世界!

第一章 腦科學的前世今生
神經科學的誕生
走近認知科學
腦科學的未來
小結

第二章 神奇的大腦
走進大腦的微觀世界
大腦的宏觀組成
大腦的可塑性
小結

第三章 腦認知科學的興起
大腦的知覺與感覺
運動控制
記憶與注意
小結

第四章 「腦機介面」走進我們的生活還有多遠
腦機介面技術
醫療領域中的腦機介面
軍事領域中的腦機介面
娛樂領域中的腦機介面
小結

第五章 類腦智慧發展的人工智慧時代
跨入人工智慧時代
類腦智慧與未來
小結

結語
參考文獻


 
 

前言

歡迎來到大腦的世界!


  「大腦是你最重要的器官」──這是由大腦告訴你的。

  我們為什麼會認識蘋果?為什麼會知道口渴?是什麼讓我們保持思考和學習?又為什麼我們會有喜、怒、哀、懼、愛、惡這些情緒與情感?各位同學有沒有思考過這些問題呢?

  人類從很久之前就開始關注「大腦」了。無論是西方還是東方國家,起初人們都將心臟視為記憶和思考的器官,這種認知一直到古希臘時代才逐漸改變。西元前4世紀,古希臘時代的先哲認為「思維、情感、智慧皆來自於大腦,大腦參與對環境的感知」。西元1795年,人們才確定人類的思維來自大腦。到了18世紀末,隨著對人體的進一步探索和科技的發展,人類對大腦的大體解剖已經有了較為細緻的描述,這奠定了「不同腦功能定位於不同的腦迴」的理論基礎,為腦功能定位研究開創了新時代。當時間來到20世紀,科學家發現,儘管特定的大腦區域負責某項獨立的功能,但這些區域組成的網路以及它們之間的交互作用才是人類表現出整體、綜合行為的原因,即大腦是一個活躍的、動態的系統。進入21世紀以來,腦科學研究呈現大發展的態勢。科學家們以「腦探知、腦保護和腦創造」為目的,透過腦成像學、分子生物學、解剖生理學等研究方法,從已知的宏觀層面進入介觀層面再到微觀層面,認識和了解大腦的結構和功能,進而開發和模擬大腦,實現創造和融合大腦。

  腦是人體最複雜的器官,是人體一切行為、思維、決策和感覺的司令部。然而,目前人類對大腦的了解尚處於初級階段。更好地了解大腦的構造和功能,對教育、醫療乃至人類發展意義重大。正是基於那些來自醫療、科學研究和技術的需求,人腦計畫應運而生。自2013年起,美國、歐洲、日本相繼啟動各自大型腦科學計畫,全球參與腦計畫的國家數量不斷增加,它不僅僅是科技發展的訊號,更代表了全球化科學研究資源的整合。時至今日,理解腦的工作機制,對於重大腦疾病的早期預防、診斷和治療,人腦功能的開發和模擬,創造以數值計算為基礎的類腦智慧,以及搶占國際競爭的最新技術具有重要意義。相信在全球各具特色的腦計畫共同合作下,人類對腦和疾病的認知將不斷深入,並從中尋找到更為廣泛的應用價值。

  其實早在20年前讀大學期間,我就對心理學非常感興趣,但那時接觸到的書籍更多的是在介紹腦的心理或生理基礎,理論很艱深,且直白又枯燥。大學畢業之後,我選擇繼續攻讀碩士和博士學位,在此期間,我接觸了腦電、核磁等大腦訊息解碼技術,了解到大腦的編碼、訊息處理,甚至記憶與情感都可能被量化,想像與夢境都可能被再現……這使我篤定信念,要從事這個被科學界視為「皇冠上的明珠」的科學研究領域。經過了近20年的學習與研究、教學與實踐,我越來越深入地了解到腦科學的奇妙之處,也深知腦科學的探索需要幾代人甚至幾十代人共同努力,而我們也終將在不斷進行的腦科學探索中推動人類科學與文明的進步。

  我的研究領域所在學科方向為腦科學與神經工程,以腦基礎科學、腦機智慧技術研究為主線,涉及腦機制、腦模擬、腦康復領域的理論研究和儀器裝置研發等工作。本書整理和借鑑了前人的部分研究成果,結合筆者多年的研究經驗,主要介紹了大腦研究的發展歷程,大腦的基礎知識,以及腦科學在實際生活中的應用。為了兼顧趣味性和科學性,本書使用了類比手法,將大腦的知識變成了大家在實際生活中的所見所聞,既可以激發讀者的閱讀興趣,同時還能掌握相關的科學知識。

  希望這本書可以讓讀者更加客觀地了解大腦、認識大腦、理解大腦,激發讀者對腦科學研究的熱情,新一代的腦科學研究力量可能就來自於各位熱愛腦科學的讀者們。最後,由於本人能力有限,難免存在缺點和不足之處,祈望讀者批評指正。祝閱讀和學習愉快!

閆天翼
 

詳細資料

  • ISBN:9786263944657
  • 規格:平裝 / 180頁 / 14.8 x 21 x 1 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

第一章 腦科學的前世今生
 
人腦被認為是自然界中最複雜、最高級、最精密的智慧系統,揭示腦的奧祕已成為當代自然科學面臨的巨大挑戰之一。然而,對人腦認識和研究的歷史卻遠比你想像得久遠。現有證據表明,我們的史前祖先也許早就已經意識到了大腦在生命活動中的重要作用。
 
西元1865年,一位考古學家(名字已無從考證)在經過印加古城的時候,從一位女收藏家那裡得到了一顆特別的頭骨,這顆頭骨的頭蓋骨部分有一個洞。這位考古學家認為,這個洞並不是常見的頭部創傷,而是一個手術的結果──這個頭骨的主人在手術後還短暫地存活了一段時間。但根據當時的醫院對患者進行腦手術存活率都較低的情況,大多數人認為醫療手段與技術更加落後的古印加人不可能完成這麼複雜的手術。就這樣過了7年,當人們在一個新石器時代遺址處發現了多顆這樣的頭骨時,關於「腦手術」的說法才得到證實及認可。
 
這個發現證實了新石器時代的人類確實會進行顱骨穿孔術。頭骨上留有的手術痕跡表明,手術是針對活人的,而不是死後的宗教行為,甚至其中一些人在經過多次外科顱骨手術後仍然活著。但是這種手術的目的是什麼呢?有些人相信,透過在頭皮與頭蓋骨上鑽孔的方式,可以釋放顱內過大的壓力;有些神祕主義者認為,在頭蓋骨上打洞,可以提升感應能力;而在有些宗教信仰者眼裡,頭蓋骨上的洞也許是為了讓邪惡的靈魂離開腦子的通路……這些說法反映了在當時的歐洲,關於大腦的手術已經被一些外科醫生用來治療精神類疾病,或者作為一種躲避惡靈的手段。不過,古印加的外科醫生做這種手術的真實意圖是什麼,我們至今不得而知。

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