神经信息学基础

第一章 神经系统的组织结构

1.1 大脑半球

一、大脑半球的外形与分叶

二、联络皮层

三、大脑皮层的组织结构

四、髓质

1.2 间脑

一、背侧丘脑

二、后丘脑

三、下丘脑

四、上丘脑

五、底丘脑

1.3 边缘系统

一、海马结构

二、杏仁核复合体

三、扣带回

1.4 小脑

第二章 神经信息处理相关的生理基础

2.1 神经元与神经回路

一、神经元的结构

二、神经回路

2.2 突触与信息传递

一、化学突触

二、电突触

三、突触整合

四、突触可塑性

2.3 神经电信号的产生与传播

一、静息电位

二、局部电位

三、动作电位

第三章 实验动物神经信息研究

3.1 神经信息采集技术

一、单通道神经信号采集技术

二、多通道神经信号采集技术

三、内源性大脑光学成像技术

3.2 视觉电生理实验研究

一、视觉神经元的感受野与非经典感受野

二、初级视觉神经元的基本特性

三、初级视觉神经元的非经典感受野研究

四、初级视觉皮层的朝向功能柱研究

3.3 癫痫动物电生理实验

一、癫痫的电生理特征

二、癫痫模型研究范式

三、癫痫电生理信号分析

四、癫痫大鼠多通道电生理信号采集与分析

第四章 脑电实验技术

4.1 脑电基本原理

一、脑电发展筒史

二、脑电机理

三、脑电分类

四、EEG的基本特点

五、ERP的基本特点

六、ERP技术的优劣

4.2 ERP主要成分

一、视觉ERP成分

二、听觉ERP成分

三、语言ERP成分

四、反应ERP成分

4.3 ERP实验范式

一、经典ERP实验范式

二、注意ERP实验范式

三、记忆ERP实验范式

四、社会认知ERP实验范式

4.4 ERP实验基础

一、刺激分类

二、实验参数

三、数据采集

4.5 EKP数据处理

一、滤波

二、分段

三、伪迹检测

四、伪迹校正

五、叠加平均

六、重参考

七、基线校正

八、波形测量

九、脑电地形图与源定位

4.6 脑电-磁共振融合技术

第五章 fMRI实验

5.1 fMRI原理

一、功能磁共振成像概述

二、功能磁共振成像特点

三、功能磁共振成像质量

四、功能磁共振的信号模型

5.2 fMRI实验范式

一、组块实验设计

二、事件相关实验设计

5.3 fMRI认知实验数据分析

一、模型驱动方法

二、数据驱动方法

三、功能网络分析方法

5.4 惊讶情绪的实验研究

一、实验对象

二、实验设计方法

三、实验描述

四、心理量表测试

五、数据处理

六、结果分析

5.5 运动想象的fMRI实验

一、实验设计

二、激活分析

三、ICA分析

四、因果网络分析

第六章 眼动

6.1 眼的基本结构及眼动的生理机制

一、眼的基本结构

二、眼动的生理机制

6.2 眼动的类型

一、注视

二、眼跳

三、平滑跟踪

6.3 眼动记录方法

一、观察法

二、机械记录法

三、电流记录法

四、电磁感应法

五、光学记录法

6.4 眼动的应用研究

一、眼动与视觉注意

二、眼动与阅读

三、眼动与视觉搜索和动作执行

四、眼动与交通心理学

五、眼动与体育心理学

六、眼动的其他应用

第七章 视觉模型

7.1 引言

7.2 Marr计算视觉理论概述

一、视觉系统研究的三个层次

二、视觉信息处理的三个描述水平

三、图像密度检测及其生理学和心理学依据

四、Marr视觉计算理论的缺点

7.3 感受野计算模型

一、视觉感知系统

二、经典感受野与非经典感受野的生理基础

三、经典感受野与非经典感受野的计算模型

7.4 选择性注意模型

一、自底向上的选择性注意模型

二、结合自顶向下与自底向上机制的选择性注意模型

第八章 因果模型

8.1 引言

一、功能分离和功能整合

二、功能连接和效应连接

三、常用效应连接数学模型

8.2 线性因果模型

一、线性因果模型原理

二、线性因果模型案例

8.3 多元条件因果模型

一、多元条件因果模型原理

二、多元条件因果模型案例

8.4 非线性因果模型

一、非线性因果模型原理

二、非线性因果模型原理案例

第九章 脑电逆问题

9.1 脑电源模型

9.2 脑电逆问题数学模型

9.3 脑电逆问题求解

一、时空偶极子估计

二、等效分布源方法

9.4 脑电逆问题的应用及发展趋势

第十章 脑机接口

10.1 脑机接口概述

一、脑机接口基本组成

二、脑机接口的研究现状

10.2 脑机接口中主要的实验范式

一、运动想象脑机接口

二、稳态视觉诱发电位脑机接口

三、P300电位脑机接口

10.3 脑机接口的应用

一、以“脑”为主的系统

二、以“器”为主的系统

参考文献

神经信息是神经系统功能作用的核心要素。神经信息的产生、获取和功能的研究正在成为国际科技前沿。2013年以来，美（BRAIN）、欧（HBP）竞相启动了以神经信息为核心的重大脑计划。
　　神经信息学的内容十分广泛，《神经信息学基础》主要包含了三个方面的内容：神经系统的结构基础与神经信息处理的生理基础；动物神经信息获取的光、电技术，用于人类研究的脑电、磁共振和眼动技术；基于视觉机制的信息学模型、分析神经信息的因果网络模型、脑电逆问题模型和脑．机交互。三个方面共同构成了从神经基础、神经信息获取到神经信息理论分析的完整体系，有助于读者掌握神经信息学的主要内涵。
　　《神经信息学基础》由神经信息教育部重点实验室的一线科技工作者集体撰写而成，书中实例多取自撰写者的相关研究成果。书中内容可供脑与认知神经科学、生物医学工程、生物物理、神经电生理、医学成像、生物数学、图像处理等方面的科研人员阅读或作为有关的研究生教材。