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神經科學定義

神經科學是研究影響大腦行為和功能的化學、生物和解剖過程的學科。它結合了醫學、化學、心理學、分子生物學、解剖學、物理學和其他生命科學等各種跨學科領域，以了解神經系統。

什麼是神經科學？

神經科學是利用廣泛的科學方法研究神經系統以及神經如何影響行為的學科。神經科學（也稱為神經科學）旨在了解神經系統在健康個體以及患有大腦、精神或神經發育障礙的個體中如何運作、成熟和維持自身。它主要關注由大腦和脊髓組成的中樞神經系統的結構和發育。

因此，神經科學研究通常集中在大腦如何影響認知行為和功能。研究神經科學的人被稱為神經科學家。神經科學家與神經科學專家不同，「神經科學專家」通常是指專門治療大腦和脊髓疾病的醫生，而神經科學家則是專門研究神經系統的研究人員。

TED 演講神經科學

神經科學：探索大腦

神經科學是我們關於大腦以及大腦對行為和認知功能影響的主要資訊來源。隨著磁振造影（MRI）掃描、腦電圖（EEG）機和 3D 成像技術等越來越多的工具，該領域有助於解碼大腦的複雜運作方式。

為什麼神經科學很重要

由於神經科學影響如此廣泛的人類功能，了解大腦在治療和預防許多神經系統疾病方面發揮關鍵作用。

神經科學有助於增進我們對各種神經系統疾病和損傷的了解，包括：

• ADHD（注意力不足過動症）

• 成癮

• 自閉症光譜障礙

• 中風

• 腦瘤

• 腦性麻痺

• 唐氏症

• 癲癇

• 多發性硬化症

• 帕金森氏症

• 思覺失調症

• 坐骨神經痛

• 睡眠障礙

神經科學新聞

以下是您應該了解的一些近期神經科學新聞與突破。

• 科學家發現了 大腦的導航系統。在 2005 年，神經科學家在內嗅皮層中發現了「網格」細胞，這些細胞在動物如何追蹤其在空間中的位置（這是生存的基本問題）方面起著主要作用。

• 神經科學實驗室擁抱 光遺傳學。2005 年發現的光遺傳學（一種用光激活神經元的技術）為神經科學實驗室提供了一種詳細的方法，用以研究選定的神經元在疾病或行為中所起的作用。

• 認知行為治療獲得 科學支持。一項 2012 年對 100 多項研究進行的後設分析發現，認知行為治療具有強有力的證據基礎。人們發現認知行為治療（CBT）對焦慮症、軀體形式障礙、暴食症、憤怒控制問題和一般壓力特別有幫助。

• 科學家打開了 血腦屏障。神經科學家成功穿透了血腦屏障，這是一個保護大腦免受身體其他部分影響的細胞網絡。雖然屏障可以防止血液中的有害毒素進入腦組織，但也使得將藥物輸送到大腦變得困難。2015 年，人類首次成功打開了血腦屏障。

• 人工智慧賦能 神經植入物。神經植入物可以改變大腦的電活動，幫助恢復受腦部損傷或神經系統疾病影響之區域的功能。2017 年，研究人員設計了一種奈米級、人工智慧驅動的神經植入物原型，可以加強腦部疾病患者的微弱突觸。

• 腦機介面 推進神經康復。高位截癱男子 Rodrigo Hübner Mendes 在 2017 年成為第一個僅使用自己的腦電波駕駛一級方程式（F1）賽車的人。這是透過將腦機介面（BCI）和非侵入性腦電圖（EEG）技術相結合而實現的。Hübner Mendes 戴著 Emotiv EPOC+ 腦電圖耳機，而車載電腦則將他的想法轉化為駕駛汽車的指令。

神經科學如何有助於解釋行為？

神經科學研究

神經科學研究是一個快速發展的學科，因為神經科學任何主要分支的進步都有助於整個領域的研究。神經科學研究領域涵蓋的課題非常廣泛，但主要涉及神經系統的功能和結構如何與疾病、行為和認知過程相關聯。

兒童神經科學影片

回答神經科學中的重大問題

雖然神經系統在極其多樣的行為功能中發揮作用，但當今神經科學中一些最有趣的課題包括神經科學與睡眠、神經科學與人類動機、社會神經科學和神經經濟學。探索這些課題有助於在更廣泛的範圍內闡明神經科學如何解釋行為。

神經科學與睡眠

睡眠傳統上是在醫學和心理學範疇下進行研究的。隨著神經科學在 1900 年代末期發展成為一個成熟的跨學科領域，神經科學研究開始轉向關注睡眠。由於動物需要一定量的睡眠才能運作——否則會危害其健康——因此睡眠是一種關鍵的神經行為。睡眠神經科學旨在探索睡眠的構成要素、睡眠如何被觸發、睡眠期間大腦中發生了什麼，以及睡眠障礙是如何引起和治療的。

其中一種腦電圖（EEG）測試專門用於評估睡眠障礙。「多導睡眠圖」或稱 EEG 睡眠研究，是一項在進行 EEG 掃描的同時，測量身體活動（心率、呼吸和氧氣水平）的整夜程序。

神經科學與人類動機

神經科學與人類動機的研究檢視了正常和異常動機的神經生物學組成部分。您可能會將動機視為一種描述高成就個體的態度或特徵。事實上，動機是一種涉及生物和心理過程的神經系統行為。

在生物層面上，動物會受到激勵以滿足食物、住所和水等生存需求。在心理層面上，許多因素可能會影響動物是否能維持滿足其基本需求的動機驅力。例如，體驗到抑鬱症和思覺失調症等神經系統疾病，或是像成癮這樣的疾病，都會破壞動機。

供進一步閱讀的神經科學主題

冥想神經科學

冥想已成為數百項神經科學研究的主題。因為冥想與減輕壓力和焦慮密切相關，所以神經科學家對其在大腦活動上的影響很感興趣。許多研究使用腦電圖（EEG）等大腦活動記錄技術和功能性磁振造影（fMRI）等神經顯像技術，來觀察冥想如何可能影響大腦活動的變化。

例如，早期的一項研究使用 EEG 記錄了經驗豐富的禪修者的腦部活動。研究人員觀察到 Alpha 波的出現、Alpha 波振幅的增加、Alpha 波的減少以及 Theta 波的出現。EEG 狀態的這些變化與受試者練習的冥想過程平行。Alpha 活動與放鬆、平靜和清醒的心態有關，而成年人的 Theta 活動則與昏昏欲睡有關。

憂鬱症的神經科學

大腦內的各種結構被認為在憂鬱症中發揮了作用。在生物學層面上，神經科學家已經確定某些基因可以影響個體對情緒低落的易感性，以及他們對藥物的反應。

研究人員使用神經顯像和斷層掃描技術來了解憂鬱症如何影響受累區域和功能。fMRI 掃描可以測量大腦區域在對刺激做出反應時的變化，而單光子發射電腦斷層掃描（SPECT）和正子斷層造影（PET）可以測量神經傳導物質的密度和分佈。

在憂鬱的大腦中，神經元之間的通訊可能是不規律的。例如，神經受體可能對神經傳導物質的反應無效。值得注意的是，憂鬱症可能不僅僅是由於低水平的神經傳導物質引起的。隨著研究人員對憂鬱症神經科學的更深入探索，他們對憂鬱症的許多可能原因（包括創傷、遺傳、压强和醫療狀況）提供了更好的理解。

成癮神經科學

社會污名將成癮定性為道德缺陷或意志力薄弱的結果。過去 30 年對成癮神經科學的 研究 已表明，成癮實際上是一種慢性腦部疾病。成癮破壞了涉及動機和獎賞的神經迴路系統（稱為神經環路）。成癮神經科學研究構成生物、社會和文化因素基礎的神經學過程，這些因素與一個人對成癮和藥物濫用的脆弱程度有關。

成癮神經科學影片

音樂神經科學

音樂神經科學旨在了解聽音樂、演奏、作曲和讀譜等認知過程中涉及的神經機制。

因為音樂以如此情感和身體的方式影響著我們，所以圍繞音樂神經科學進行了許多獨立的研究。例如，研究人員研究了音樂如何幫助患有失智症或阿茲海默症的受試者回憶記憶。

音樂神經科學也包括消費者研究。一項實驗記錄了三位挪威著名藝術家在聆聽各種流派音樂時的 EEG 數據。使用一種演算法分析錄製的 EEG 數據，以檢測知名藝術家是否喜歡他們正在聆聽的音樂。觀看下面的影片，看看 Lars Vaular、Ole Paus 和 Margaret Berger 是否是他們自己最喜歡的音樂家。

「了解我們對音樂的欣賞」影片

記憶神經科學

記憶涉及複雜的認知和神經過程，科學家們仍在研究記憶的神經科學。然而，我們對大腦如何對經歷進行編碼有了基本的了解。當突觸發生改變或重新路由時，就會形成新的記憶。海馬體和旁海馬區將短期事件轉化為長期記憶。杏仁核將情感融入我們活生生的經歷中。

意識神經科學

意識影響人類行為，因此神經科學為解釋意識提供了視角。意識神經科學的研究主要旨在回答何種神經特性可以解釋狀態何時是有意識的或無意識的（一般意識），以及哪些神經特性確定了有意識狀態的基礎（特定意識）。

神經科學領域

由於神經科學是一門跨學科研究，現代研究和發展可以分為許多不同的神經科學領域。

神經科學領域列表：

在接下來的部分中，我們將解釋神經科學與心理學以及神經科學與神經病學之間的區別，描述主要的神經科學領域（認知和行為神經科學）並定義其他新興領域。

• 情感神經科學（情緒神經科學）

• 行為神經科學

• 細胞神經科學

• 臨床神經科學

• 認知神經科學

• 計算神經科學

• 文化神經科學

• 發育認知

• 神經科學

• 發育神經科學

• 演化神經科學

• 教育神經科學

• 分子神經科學

• 醫學神經科學

• 神經工程

• 神經解剖學

• 神經化學

• 神經經濟學

• 神經倫理學

• 神經行為學

• 神經胃腸病學

• 神經遺傳學

• 神經顯像

• 神經免疫學

• 神經資訊學

• 神經語言學

• 神經行銷學

• 神經物理學

• 神經生理學

• 神經心理學

• 古神經生物學

• 社會神經科學

• 系統神經科學

• 理論神經科學

• 轉譯神經科學

神經科學與心理學有什麼區別？

神經科學與心理學有何關係？讓我們重新審視神經科學的定義。它是研究影響大腦行為和功能的化學、生物和解剖過程的學科，而心理學則是對人類行為的抽象研究。您可以學習心理學並了解人性，但如果沒有關於大腦如何運作的科學知識，您可能無法獲得完整的全貌。科學家們仍在探索大腦如何參與人格、行為和情感等心理過程。

神經病學 vs 神經科學

神經科學涉及神經系統的研究，而神經病學則涉及其醫療。神經病學是專門研究中樞、周圍和自主神經系統的醫學領域。神經科醫生是診斷和治療神經疾病和障礙的醫生。

認知神經科學

認知神經科學是神經科學的一個子領域，研究構成認知基礎的生物學過程，特別是關於神經連接方面。認知神經科學的目的是確定大腦如何實現其執行的功能。認知神經科學被認為是心理學和神經科學的分支（認知科學 vs 神經科學），因為它將生物科學與行為科學（如精神病學和心理學）結合起來。神經科學研究中採用的技術，特別是神經顯像，在行為數據不足時能為行為觀察提供見解。

認知神經科學示例

檢視認知神經科學實驗有助於了解工作中的認知神經科學。最近一項 獲獎的實驗 探討了多巴胺（一種與滿足感相關的神經傳導物質）在決策中的作用。人類需要能夠做出有利於其生存的決定。當我們做出獲得回報的決定時，多巴胺神經元的活動水平就會增加，最終，這種反應甚至會在預期獲得回報時發生。

這種生物學過程也是我們尋求越來越大回報（例如升職或學位）的原因，因為更多的回報與更高的生存機會相關聯。決策是影響認知的生物學過程的一個例子（認知神經科學示例）。

行為神經科學

行為神經科學透過將生物學應用於生理學、遺傳學和發育機制的研究，揭示了大腦如何影響行為。顧名思義，這個子領域是神經科學與行為之間的紐帶。行為神經科學專注於神經細胞、神經傳導物質和神經環路，以研究構成正常和異常行為基礎的生物學過程（生物神經科學）。

許多具有影響力的行為神經科學實驗使用非人類受試者（通常是猴子、大鼠或小鼠）得出了關鍵結論，從而得出了人類和非人類有機體共享生物學和行為相似性的假設。行為神經科學也稱為生物心理學、生理心理學或心理生物學。

計算神經科學

計算神經科學使用理論分析、電腦模擬和數學模型來理解從分子和細胞水平到網絡水平，進而到認知和行為水平的神經功能。

社會神經科學

社會神經科學研究並實施生物學概念，以理解社會過程和行為。因為人類是社會性物種，我們創建了家庭、社區、鄰里等社會單位。社會神經科學斷言，這些社會單位的存在是因為它們相關聯的社會行為有助於人類生存和繁殖。

臨床神經科學

臨床神經科學研究構成神經障礙和疾病基礎的生物學機制，並尋求開發診斷和治療這些障礙的方法。臨床神經科學也稱為醫學神經科學。

教育神經科學

教育神經科學透過研究學習、閱讀、計算中涉及的神經過程以及與教育相關的神經發育障礙（如閱讀障礙和 ADHD），探索生物學過程與教育之間的聯繫。

系統神經科學

系統神經科學包括研究神經細胞在神經通路、神經迴路和神經網絡中的行為方式。系統神經科學旨在從分子和細胞層面（例如，神經迴路如何分析感覺資訊並執行特定功能）以及認知和行為層面（語言和記憶如何工作）來理解大腦的結構和功能。

發育認知神經科學

發育認知神經科學檢視了發育中大腦的心理過程及其神經學基礎——包括生物和環境變化如何隨著兒童年齡增長而影響大腦。

發育神經科學

發育神經科學提供了對產生和影響神經系統過程的見解，重點關注其主要在產前時期的細胞和分子發育。

理論神經科學

「理論神經科學」一詞通常與「計算神經科學」（使用理論分析、電腦模擬和數學模型來理解從分子和細胞層面到網絡層面再到認知和行為層面的神經功能）互換使用。理論神經科學與計算神經科學之間的微妙區別在於，理論神經科學比提出數學模型和數據收集更強調提出研究大腦的理論方法。

轉譯神經科學

轉譯神經科學旨在為神經疾病開發臨床應用、解決方案和療法。這些應用包括腦機介面以及聽覺和視網膜植入物。

分子神經科學

分子神經科學將分子生物學和分子遺傳學應用於神經系統的研究。該子領域研究神經元如何對分子信號做出反應、軸突如何形成連接模式以及 神經塑性（大腦自我改變的能力）的分子基礎。分子和細胞神經科學都旨在了解神經元如何發育以及遺傳變化如何影響生物功能。細胞神經科學在細胞水平上研究神經元——神經元如何協同工作、神經元如何相互影響以及神經元的各種各樣類型和功能。

情緒神經科學

情緒神經科學，通常稱為情感神經科學，是對情緒神經機制的研究。情緒被認為與大腦中部的邊緣系統結構直接相關。情感神經科學將神經科學與心理學結合起來。例如，它可能會探索情緒和非情緒過程之間在神經和心理機制上的重疊，直到最近，研究人員還認為這是獨立的認知過程。

神經科學簡史

一些最早對神經科學做出貢獻的是哲學家。直到公元前 400-300 年，心臟都被視為意識的泉源。希波克拉底和柏拉圖挑戰了這一觀點，倡導大腦是感覺和智能的行為者。

醫生 Luigi Galvani 在 1700 年代後期發現了動物電，成為首批研究神經元和肌肉電信號的人之一。

在 1800 年代初期，法國生理學家 Jean Pierre Flourens 開創了實驗性消融術（外科手術性腦損傷），並成為第一個證明心智位於大腦而非心臟的人。Flourens 觀察了切除神經系統不同部分所產生的影響。

19 世紀後期的許多科學家為神經科學理解大腦的電活動鋪平了道路。Emil du Bois-Reymond 證明了神經信號的電性質，Hermann von Helmholtz 測量了神經信號的速度，Richard Caton 和 Adolf Beck 觀察了兔子、猴子和狗的大脑半球的電活動。

Camillo Golgi 開發了一種染色方法（現稱為高爾基氏染色法），用於在光學顯微鏡下觀察神經組織。Santiago Ramón y Cajal 使用了這項技術，並促成了神經元理論的形成，即神經系統是由單個細胞組成的概念。Golgi 和 Ramón y Cajal 後來於 1906 年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。

在 19 世紀後期，Paul Broca、John Hughlings Jackson 和 Carl Wernicke 都為神經科學的「功能定位」假說做出了貢獻，該假說表明大腦的某些部分負責某些功能。

神經科學在 20 世紀 50 和 60 年代正式確立為一個學術學科。David Rioch、Francis O. Schmitt、James L. McGaugh 和 Stephen Kuffler 等人是最早將神經科學整合到生物醫學研究機構並建立神經科學研究計劃和部門的人。

這種日益增長的興趣促成了 20 世紀 60 年代後期成立了幾個神經科學組織，這些組織存續至今。其中包括國際腦研究組織、國際神經化學學會、歐洲大腦與行為學會和神經科學學會。

最近，神經科學湧現出許多應用學科，如神經行銷學、神經經濟學、神經教育學、神經倫理學和神經法學。

誰發現了神經科學？

Santiago Ramón y Cajal 因其對大腦微觀結構的開創性研究而被稱為「神經科學之父」。Ramón y Cajal 為神經元理論提供了證據，該理論被認為是現代神經科學的奠基石。他證明了神經細胞是獨立且相鄰的（緊密接近），而不是連續的，並發現了軸突生長錐（正在尋找其突觸靶標的發育中神經突的延伸）。

EEG 神經科學

神經科學研究經常使用腦電圖（EEG）等神經顯像技術來分析大腦。脑电图（EEG）是一個記錄大腦電活動的電生理過程。神經科學家可以分析 EEG 數據來理解構成人類行為基礎的認知過程。例如， 認知神經科學家 已使用 EEG 來監測大腦活動因應不同刺激而發生的變化（EEG 認知神經科學）。

因為 EEG 提供了一種研究個人反饋和行為的科學方法，所以 EEG 也是獲取 消費者洞察 的寶貴解決方案。使用 EEG 等神經技術來研究消費者反應被稱為消費者神經科學或神經行銷學（神經科學行銷）。

臨床 EEG 和神經科學

臨床 EEG 和神經科學使用 EEG 來診斷和監控癲癇、中風或其他障礙患者，在這些情況下 due to 具體情況無法使用其他技術（例如，頭部有金屬碎片或金屬板的患者無法接受 MRI 研究）。EEG 還透過將其用作腦機介面，用於癱瘓或運動障礙受試者的康復或功能恢復。臨床 EEG 也可以用於評估睡眠障礙。

EEG 用於神經科學研究的優勢

• 與功能性磁振造影（fMRI）相比，腦電圖（EEG）具有非常高的時間解析度，這意味著它可以捕捉以毫秒速度發生的大腦快速反應。這使其能夠在涉及大腦中發生的情況與環境中發生的情況方面實現高度精準的同步。

• EEG 數據是以非侵入性方式收集的。相比之下，皮質腦電圖需要進行神經外科手術以將電極直接放置在大腦表面。

• 與行為測試方法相比，EEG 可以檢測隱蔽處理（不需要做出反應的處理）。它也可以用於無法做出運動反應的受試者。

• EEG 睡眠分析可以指示大腦發育時機的重要方面。

• EEG 儀器周圍沒有物理危險。fRMI 和 MRI 是強磁鐵，這對帶有金屬輔助器或植入物（如心律調節器）的患者是禁止使用的。

Emotiv 是否提供神經科學產品？

Emotiv 為學術神經科學研究、消費者研究、認知表現、神經行銷學和腦控技術應用提供許多神經科學產品。Emotiv 的神經科學解決方案包括神經科學軟件、BCI 軟件和 EEG 硬件技術。

EmotivPro 是一款用於研究和教育的神經科學軟體解決方案，使用戶能夠分析 EEG 數據、即時顯示 EEG 記錄並標記事件。EmotivBCI 是一款腦機介面軟體，可用於直接在電腦中實現 BCI。Emotiv 的其他神經科學工具包括大腦視覺化軟體 BrainViz。

Emotiv 用於大腦測量技術的神經科學產品被認為是市場上最具成本效益且可靠的移動與無線 EEG Brainwear® 裝置。對於神經科學研究和商業用途，屢獲殊榮的 EMOTIV EPOC+ 耳機和 10 週年紀念版 Epoc X 可提供專業級的大腦數據。EMOTIV FLEX 帽提供高密度覆蓋和可移動的腦電圖感測器，最適合神經科學研究。