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摘 要：数字人体神经系统是数字人体学的一个重要组成部分,本文在对人体神经系统、数字神经系统、数字人体神经系统进行比较的基础上,阐述数字人体神经系统的应用和范畴.

关 键 词：数字人体神经系统；应用；范畴

数字人体学是利用现代高新技术研究人体的基因、蛋白质、细胞、组织、器官、系统乃至整个人体数字化及其规律的科学[1].数字人体神经系统是数字人体学的一个重要组成部分,但是,数字人体神经系统和数字神经系统、人体神经系统又是不同的概念.本文主要对数字人体神经系统和数字神经系统进行比较,研讨数字人体神经系统的应用及其研究范畴.

1数字人体神经系统与数字神经系统比较

人体神经系统包括中枢神经系统和周围神经系统,中枢神经系统主要是脑和脊髓,周围神经系统主要是脑神经和脊神经,神经系统是人体的主导系统.人体通过感受器接受内、外环境的刺激将信息经传入神经到大脑,再经传出神经到效应器,以调节机体.

数字神经系统是由美国Microsft公司BillGates在其著作《利用数字神经系统》[2]一书中率先提出的,就是说利用高科技的互联网和集成软件,构建像人体神经系统那样的传入、传出、决策的模式,以应付数字时代的经济挑战.应该说数字神经系统概念是经济领域的,它不同于人体神经系统和数字人体神经系统.

数字人体神经系统是采用高科技手段,将人体铣切标本、CT、MRI、各种图谱、各种波谱、各种生化检查仪器所获取的信息数据,输入到"中心",进行分析、处理、决策,这些数据或三维重建人脑和脊髓,或用于人体神经系统疾病的诊断和治疗.这个由人体数字数据和具有高科技含量的软、硬件组成的"中心"就是数字人体神经系统.虽然数字人体神经系统和人体神经系统同属于医学领域,但不能发现,其概念不同、意义不同、用途不同.

2数字人体神经系统应用

数字人体神经系统的研究虽然处于初期阶段,但已经显现出具有强大的生命力,可以说数字人体神经系统的研究不仅具有重大的理论意义,而且具有深远的临床实践意义.数字人体学也是一门新兴的科学,数字人体神经系统的研究是当今世界研究的热点课题,数字人体神经系统也是我国第174次、第208次香山科学会议确立的课题之一,并纳入国家"863计划"和"973计划",中国科学院2012年11月率先实施启动了"脑功能联结图谱"战略性先导科技专项,近日该项技术已经取得初步进展[3].

近年来,中国也在脑与认知科学上加强了部署.国家"973计划"先后启动了"脑结构与功能的可塑性研究"、"人类智力的神经基础"等课题,国家自然科学基金委员会启动了"视听觉信息的认知计算"、"情感和记忆的神经环路基础"等重大研究计划.

澳大利亚科学家成功地研制出人工耳蜗芯片,主要解决听觉信号传导问题,通过芯片分析、传导刺激的信号,以传导声音,初步解决了永久性耳聋问题.我国在这方面也进行了成功地尝试.2013年美国又启动了"人大脑活动图"项目,旨在解决人类老年痴呆病,与此同时,国际上相关学科的专家、学者开展了利用计算机技术建立脑数据库或建立脑模型的研究.2013年德国科学家还开发出模拟人脑的神经形态系统硅圆片（硅芯片）,这是欧盟人脑研究项目要开发的类似人脑的新型计算机系统结构的基石.实际上,包括我国在内的多个国家已经在该领域着手研究.

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利用数字人体神经系统的数字化图像导引方法,应用于临床,将CT、MRI、各种图谱、各种波谱、各种生化检查仪器所获取的信息数据三维重建,并传入手术室,利用机器人成功地开展了无框架定位脑手术.毕思文、田增民等分别在中华神经外科杂志、中华医学杂志、中国医学影像技术杂志上发表了相关论文,介绍了"神经导航与无框架脑立体定向手术在神经外科中的应用"、"数字化图像导引与无框架定位脑手术"、"机器人系统辅助脑立体定位手术"、"新型机械臂在脑外科定向手术中的应用"[4-7],论文介绍的利用数字人体神经系统的数字化图像导引定位方法进行的560例手术,其中脑肿瘤359例,癫痫、严重精神疾病、帕金森氏病等112例,脑脓肿、脑血肿、脑积水77例,脑内金属异物12例,都获得了成功[8].

3数字人体神经系统研究范畴

3.1探索人类认知的物质基础心理学关于认知方面的概念很多,比如思维、记忆、遗忘、回忆、联想、分析等,以思维为例,思维是人脑对客观现实的间接地、概括的反映,是人脑反映客观事物共同特点本质属性的形式,创造性思维是人们以新异、独创的方式解决问题的思维,那么思维是如何进行的,思维的物质基础是什么,这就是数字人体神经系统需要研究的.20世纪最伟大的科学家爱因斯坦,是世界公认的天才,在他去世若干年后,加拿大病理学家公布了爱因斯坦大脑胼胝体较正常人宽的数据.

3.2构建人体神经系统图像导引定位人脑在颅内分为左右大脑半球,颅内结构比较复杂,还有小脑、丘脑、脑垂体、松果体、由豆状核、尾状核、背侧丘脑组成的内囊、海马、胼胝体等.利用人体铣切标本、CT、MRI、各种图谱、各种波谱、各种生化检查仪器所获取的信息数据,输入高性能计算机,采用现代软件编程进行分析、处理,三维重建人脑和脊髓,把三维重建的图像定位,用于人体神经系统疾病的诊断和脑内肿瘤、脓肿、血肿等的手术.构建人体神经系统图像导引定位,较好的解决了复杂的颅内手术.

3.3研讨人体神经传导机制人体的神经传导机制十分复杂,例如：人体感觉、运动传导机制,感觉、运动传导障碍机制,神经-激素（递质）调节机制,神经-效应器支配方式,神经核、神经节、神经、神经末梢的分布等.我国近年来开展的"脑结构与功能的可塑性研究"、"人类智力的神经基础"等课题,"视听觉信息的认知计算"、"情感和记忆的神经环路基础"等重大研究课题,就是试图解决这方面的问题,目前,有些课题已经取得了显著进展.

人体神经系统有许多奥秘尚待研究,有许多问题尚待探索,随着数字人体神经系统的深入研究,我们期待一批重大科研成果问世,以造福人类.

参考文献：

[1]侯鹏高.数字人体学概论[M].第1版.海南：海南出版社,2014：1-3.

[2]毕思文.数字人体与医学[J].生物医学工程与临床,2005,9（3）：179-184.

[3]张绍祥.我国数字医学的现状与未来[J].中国数字医学,2011,6（12）：8-11.

[4]田增民,刘宗惠,杜林祥,等.新型机械臂在脑外科定向手术中的应用[J].中华神经外科杂志,2000,16（2）：110-112.

[5]田增民,王田苗,刘宗惠,等.机器人系统辅助脑立体定位手术[J].军医进修学报,1998,19（1）：4-6.

[6]田增民,王田苗.数字化图像导引与无框架定位脑手术[J].中国医学影像技术,2003,19（204）：158-159.

[7]田增民.神经导航与无框架脑立体定向手术在神经外科中的应用[J].中华医学杂志,2001,81（17）：1028-1030.

[8]毕思文.数字人体-人体系统数字学[M].第1版.北京：科学出版社,2004：708-709

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编辑/哈涛

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