神经工程定义

在物理科学中，神经工程学是新兴的、用工程技术研究中枢和周围神经系统的功能并操作其行为的交叉学科研究领域。

研究方向

神经工程的两大目标是通过神经系统和人造设备间的沟通来修复和增强人体的功能。当前的研究主要着眼于：

* 探明感觉系统和运动系统编码和处理信息的机制

* 定量研究这些机制在病理的状态下发生的变化

* 研究如何通过脑机接口、神经修复等途径操纵这些正常和病变的机制

神经工程是一个新兴学科，相关的文献资料较为有限，但正在迅速增长中。第一份专门针对神经工程学的学术期刊是2004年创刊的神经工程学杂志（Journal of Neural Engineering）1。最早产生的专门针对该领域的学术会议是2003年于意大利卡普里岛举办的首届国际神经工程学大会。

涉及领域

近年来，由于细胞生物学、实验及临床神经科学、生物科技及生物医学工程技术的紧密结合与发展，神经工程 (Neural Engineering or Neuroengineering) 已逐渐成为一门新兴科学及领域。神经工程系将生物医学工程技术与方法，藉由神经细胞再生与组织特性评估及神经与电子设备间接口等方法的研究与发展，探索中枢及外围神经系统的功能及行为表现，以了解中枢神经系统及周边神经系统的感觉 ( Sensory ) 或运动 ( Motor ) 控制讯息 ( Command ) 的活化 ( Activation )、传递 ( Propagation )及神经调控( Modulation )功能的过程，并期望藉由这样的成果协助失能者达成回复 ( Restoration ) 及增进 ( Augmentation ) 功能。神经工程研究的范畴相当广泛，其研究内容从基础的神经电生理、神经模块控制、神经机械系统控制与神经再生原理探讨，接着由神经科学的知识为基础，再进一步了解神经接口、神经假体、神经影像与分子与感测神经磁场感应等研究方向的原理与应用。因此，可以理解神经工程是属于结合神经科学与医学电子、组织工程、生医电子、生医光电及信息处理等工程技术的一跨领域整合性的研究。　再进一步针对应用层次的特点进行讨论后，可以了解神经工程的主要研究目标之一，是期望能恢复失去或受损的神经功能。也因此，神经工程在这方面的研究含括了设计、分析和测试神经细胞及神经系统的再生及修复功能，并纳入神经细胞及系统与人造电子系统的功能性接口等研究。依神经工程结构及应用特质，大致可将之分为神经系统、神经组织及神经细胞等三个层次：(1)神经系统层次 (Nervous System Level)：以神经系统调节 ( Systematic Modulation ) 为主的神经假体 (Neural Prostheses)；(2)神经组织层次 (Neural Tissue Level)：以神经束之选择性刺激或感测调控(selective sensing/modulation)为主的之神经界面(Neural Interfacing)；及(3)神经细胞层次 (Neurocellular Level)：神经元界面 (Neuronal Interfacing)。每种系统有其一定的基础与应用范围，其中，在神经接口及神经元接口较属于研究的层级，在持续发展及整合下，神经假体利用界面研究的成果，或独立设计应用于取代因神经系统受损所引起的运动、知觉或认知功能缺失之临床实务应用，其基本原理在利用受损后，仍具有残余的运动或感觉神经系统，配合其它传感器或应用调变的电刺激，使个案能重新协助建立或增进感官知觉、运动或认知功能。

由于本学科发展的时间并不长，至今有关神经工程学尚没有一个具有权威性的定义。但是，对神经工程的研究领域和范畴，大多数学者是有共识的。一般认为，神经工程是从实验、计算及理论等不同的方面研究神经系统的功能，并对神经系统的功能缺失与异常等问题寻找新的解决方法。

神经工程的研究至少包含了如下领域：脑－机接口 （brain-machine (computer) interface）、神经接口（neural interfacing）、神经技术（neurotechnology）、神经电子学（neuroelectronics）、神经调节（neuromodulation）、神经修复（neural prostheses）、神经控制（neural control）、神经康复 （neuro-rehabilitation）、神经诊断（neuro-diagnostics）、神经治疗（neuro-therapeutics）、神经机械系统（neuromechanical systems）、神经机器人（neurorobotics）、神经信息学（neuroinformatics）、神经影像学（neuroimaging）、人工与生物神经回路（neural circuits: artificial and biological）、神经形态工程（neuromorphic engineering）、神经组织再生（neural tissue regeneration）、神经信号处理（neural signal processing）、理论与计算神经科学（theoretical and computational neuroscience）、系统神经科学（systems neuroscience）、转化神经科学（translational neuroscience）等。

神经工程学除了包含许多基础科学研究的门类外，也包括了许多与临床医学相关的领域，特别是神经功能异常疾病的诊断、治疗与康复。很显然，神经工程与传统的神经科学之间既有密不可分的联系，也有明显差异。神经工程更强调将基础神经科学研究的成果应用到实践中去。

依功能性分类

感觉神经

感觉神经假体装置

感觉系统(Sensory Prostheses)的主要功能在于接收环境中的物理能量，如声波及光波，提供人们执行功能性及具目的性日常生活活动过程中所需要的环境讯息。因此，当感觉系统出现功能性的损伤，无法将环境讯息转换为确实可用的生理讯号时，利用接受器（如麦克风或微型摄影机）接收感觉讯息后，藉由换能器将物理能量转换成电刺激讯号，刺激感觉神经或与某感觉有关之大脑皮质，达到功能性目的。神经假体在听觉障碍者的听觉恢复上，可利用人工耳蜗 ( Cochlear implant) 刺激听觉神经路径；而对于视觉障碍者，同样可利用人工视网膜 (Artificial Retina) 及视觉芯片 (Vision Chip) 给予视觉神经路径或视觉皮质特定时序之电刺激，实际应用于代偿人类视觉能力的缺失。

动作神经

动作神经假体装置