拥有世界上170多个国家近40万名会员的电气电子最大专业技术组织IEEE的会刊 SPECTRUM（中文版《科技纵览》）在2014年的50周年特刊中列出了当今最热门的八大技术，生物医学名列第一。在生物医学当中，神经科学与工程则公认为是科学技术的最前沿。美国总统奥巴马于2013年公布的“推进创新神经技术脑研究计划”即“脑计划”和同年欧盟宣布的“人脑工程”均属于神经科学与工程相关的计划。
世界生物医学学科排名前十的大学中，均建有神经科学与工程相关的研究中心。例如：
1.排名第一的美国哈佛大学建有研究神经回路结构与功能的“脑科学中心”，该中心将来自艺术与科学系、医学院神经生物学部、工程与应用科学学院以及附属医院的神经科学家、物理学家和工程师汇集到一起开展神经回路相关的科学研究。
2.排名第二的英国剑桥大学1967年就成立神经生物学俱乐部，2002年建立行为与临床神经科学研究所，2007年设立神经科学, 2010年新建了老龄化与神经科学中心。该跨学科的研究中心将大学内包括生物学、计算机科学、精神病学、社会科学、流行病学和神经病学等60个不同院系和研究所的主要研究者联合在一起开展以脑为中心的神经科学研究。
3.排名第三的美国加州大学伯克利分校建有神经工程和神经假体中心和海伦威尔斯神经科学研究所。其中，海伦威尔斯神经科学研究所集中了40位来自分子与细胞生物学、精神病学、综合生物学、视觉科学、化工、电气工程与计算机科学、物理、环境、政治与管理和人类学等顶级研究单位的教授和研究员，开展细胞、认知、发育、分子和系统五个神经科学子领域的研究。
二、国内研究背景
首先，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006━2020年）的第六部分即“基础研究”中，既把神经科学相关的“生物信息学”和“脑科学与认知科学”列入“科学前沿问题”，又把神经在健康与重大疾病发生发展中的作用列入“面向国家重大战略需求的基础研究”。
国内生物医学学科排名第二（本校排名第一）的清华大学生物医学工程系的最主要研究方向就是以“脑机接口”为特色的“神经工程与系统神经科学”；
排名第3的上海交通大学生物医学工程学院将“神经科学与神经工程”列为4个重点建设学科领域之一。
排名前十之内的浙江大学2006年10月成立直接由校科研院管理的“求是高等研究院”，重点研究以植入式“脑机接口”为特色的神经工程技术，在国内首先开展了植入式猴子脑电控制机械手的实验，并进行了首例植入式人脑机接口实。
三、国家重大需求
与神经科学和工程密切相关的国家重大需求涉及我国数千万残疾人。《中国心血管疾病报告》指出，我国幸存的中风患者700万人，其中约500万人存在不同程度的残疾。由于中风主要在老年人群中发生，到2050年我国60岁以上老年人数量达到4.83亿时，我国因中风而导致残疾的患者将超过1500万人。在我国人口年龄的另一端，神经疾病的患者是脑瘫儿。我国现有的脑瘫患者600多万人，其中12岁以下的脑瘫儿有178万人。而在中青年当中，神经伤病的主要患者则是因高空跌落、交通与体育事故和病变等多种原因引起的脊髓损伤导致的肢体瘫痪。根据美国里夫基金会2011年对美国瘫痪病人所做的大规模调查同比估算，我国脊髓损伤患者数目应在500万人左右。除以上三种神经病因引起的肢体瘫痪，其他病因还包括多发性硬化症、脑外伤、神经纤维瘤病、脊髓灰质炎后遗症等。这些病因导致瘫痪的比例在美国约为全部瘫痪患者的40%，由此推算出，我国还有800多万其他病因引起的瘫痪患者；考虑到美国560万瘫痪患者占3.15亿人口的1.78%，我国13.5亿人口的1.78%是2400万人。这样，我国全部瘫痪患者无疑超过2000万人。
由于中风、脑瘫和脊髓损伤患者的病灶均位于中枢神经内（中风和脑瘫的病灶位于脑内，即高级中枢神经内，脊髓损伤的病灶位于低级中枢神经内），依靠现有的医术尚难以获得根本性治愈，因此，各国政府为解决这一难题，均投入大量的人力物力，以探索各种可能的治疗方法和手段。采用神经工程技术实现瘫痪肢体的功能康复治疗和功能重建已证明是有效的途径。
四、东南大学研究基础
东南大学在神经科学与工程研究方面产生国内外影响的基础分别介绍如下：（一）神经科学研究方面
1.韦钰院士领导的东南大学儿童发展与学习科学教育部重点实验室是以学习科学为主要研究的文、理、工、医多学科综合交叉的研究机构。研究人员学术背景包括：脑科学、神经科学、心理学、教育学、信息科学和技术、生物医学工程、生物化学和分子生物学等众多学科。实验室建立了生物信息研究、脑图像研究室、认知行为研究室和EEG/ERP研究室、将现代计算机信息技术、生物测量技术、情感计算方法等运用于儿童发展的行为学研究，将计算机图像分析、可视化算法等技术，运用于儿童发展脑机制的研究，承担和完成了一批国家级的科研项目，在国内外学术刊物上发表了一批有影响的论文，获得了多项国家发明专利。
2.东南大学生命科学研究院院长、教育部“长江学者奖励计划”特聘教授谢维领导的课题组以神经元表面蛋白分子为研究对象，研究它们在突触发生、成熟、可塑性以及在学习记忆等高级神经活动与行为中的作用，探讨其在遗传和表观遗传水平上的调控机制。副院长韩俊海教授领导的课题组以果蝇为模式动物，运用生物化学与分子生物学、细胞生物学、遗传学、神经生物学、电生理学及行为学研究视觉及睡眠的神经环路形成机制及其信息整合机制。加正平教授领导的课题组研究突触发育、神经可塑性与形成记忆的分子机制。陆巍教授领导的课题组研究不同尺度环路水平改变的机制和认知行为的结构基础，并为卒中的治疗与恢复提供重要实验依据。潘玉峰研究员领导的课题组以果蝇为模型，运用电生理以及功能成像等技术手段研究动物行为的遗传与神经生物学机制。唐明亮研究员领导的课题组开展三维微环境对神经干细胞行为调控研究。张洁研究员领导的课题组研究大脑中离子通道的功能与信号通路机制，以及对突触形成与功能可塑性的影响。赵春杰教授领导的课题组研究端脑发育的调控与相关神经精神疾病的病理机制。王大勇教授领导的课题组研究动物抉择行为和社会性行为的神经环路与分子调控机制。张建琼教授领导的课题组研究组织相容性复合体家族分子在肿瘤发生与发展中的作用和在神经系统发育中的功能及其机制。袁榴娣教授领导的课题组研究miRNAs在神经发育及神经疾病中的功能及作用机制。
3.东南大学附属中大医院神经内科主任、医学院神经精神病学系主任、东南大学神经精神医学研究所所长张志珺教授率领的研究团队在神经科学研究、疾病诊断与药物开发方面先后主持国家级和省部级科研项目20余项，包括国家杰出青年科学基金、科技部“973”、“863”和十二五计划“重大新药创制”国家科技重大专项和中加合作项目等。研究团队迄今发表文章280余篇，其中SCI收录论著100余篇；出版专著15部；先后荣获中华医学科技一等奖、教育部自然科学一等奖及多项部委省级奖项。
4.东南大学附属中大医院院长，介入与血管外科主任滕皋军教授率领的研究团队在利用CT和MRI等一流的先进影像设备开展脑成像、影像诊断及分子影像学等方面形成了明显的优势与特色，15年来承担国家自然科学基金项目近20项，973项目、863项目及省部级重点课题20余项；已获得国家科技进步奖、中华医学奖、江苏省教学成果一等奖等一系列奖项10余项，发表了近百篇SCI收录论文，并培养医学影像专业本、硕、博学生数百名。
学科带头人滕皋军教授作为我国介入技术开展与推广的先驱之一，从事临床一线及介入新技术研究30余年，累计完成各类介入手术2万余例次，创建或改良了10多种介入治疗新技术，尤其在脊柱介入新技术、消化道新型支架研发、支架再狭窄机制与预防等方面有突出成就，达国际领先水平，发明的椎间盘介入治疗技术被国际上誉为“滕氏技术”。主持国家973项目1项（首席科学家）、其它国家级科研项目20余项，发表论文200余篇，其中SCI收录100余篇。获国家科技进步二等奖2项、教育部科技成果一等奖。
1.微电子神经肌电桥
国务院归国定居专家、杰出青年基金获得者、教育部长江学者、东南大学射频与光电集成电路研究所王志功教授和生物电子学国家重点实验室吕晓迎教授2004年与南通大学的顾晓松教授合作，针对脊髓损伤患者在国际上首先提出了“微电子神经桥”的思路，申报的中国发明专利已于2008.12.24获得授权，申报的PCT（美国）专利也已于2011年10月获得授权。与迄今为止的功能电刺激（FES）技术相比，该发明的核心是功能电刺激的电脉冲信号不再由人工编码生成，而是由受大脑意识控制的健康肢体运动产生的神经电信号再生而成的。经过不断的研究探索，已经设计出了几代混合集成和单片集成的微电子神经桥，并开展了一系列以大鼠和兔子为模型的动物实验，验证了微电子神经桥的可行性。
因中风和脑瘫导致的肢体瘫痪的病灶发生于脑内，不能像受损的脊髓那样进行神经桥接，王志功教授和吕晓迎教授发展了“微电子神经桥”的概念，申报了“微电子肌电桥”的发明专利。利用一个健康肢体的运动神经信号或肌电信号对瘫痪肢体进行功能电刺激，同样达到瘫痪肢体协调运动功能重建的目的。
2010年1月20日，课题组与中国康复研究中心合作，利用“微电子神经桥”和3G无线互联网传输技术，实现了千里之外（北京-南京）两只蟾蜍的坐骨神经的远程桥接，即两只蟾蜍左腿在醋酸刺激下产生了同步缩腿动作，验证了“无线远程异体神经功能重建”的设想。此后，课题组开始把从动物体内取神经信号改为从人体体表取肌电信号，实现了健康人伸缩上肢或下肢的肌电信号实时控制蟾蜍后肢神经实现协调伸缩。更进一步，课题组将控制信号源由被暴露的动物神经改为人体的体表，实现了具有临床应用价值的人体实验。
2014年以来，经过中大医院伦理委员会审批之后，“微电子肌电桥”装置已经在东南大学附属中大医院康复科、针灸科、神经内科、江苏省人民医院康复医学中心、中国康复研究中心和香港威尔斯亲王医院进入临床科学实验。先后有30多名脑卒中后上肢偏瘫患者和多名四肢瘫痪者作为志愿受试者参与了双通道“微电子肌电桥”发明装置样机进行的试验性治疗。客观评价指标表明，患者经过治疗性训练，上肢功能评分明显增强，腕伸肌和指伸肌肌电值明显增加，即经过微电子肌电桥治疗性训练的偏瘫患者的上肢运动功能有了明显进步，表明该装置明显地有助于手腕部的神经肌肉运动功能的康复与重建。
2015年4月王志功教授和吕晓迎教授携带“微电子神经肌电桥”发明仪器参加第43届日内瓦国际发明展览会，获得“日内瓦国际发明特别金奖”。
2.力触觉反馈肌电控制假手
东南大学机器人传感与控制技术实验室是国内最早开展脑机接口和感知反馈研究的单位之一，特别是在生物电信号检测和分析、多维力测量系统和力触觉再现装置等方面具有深厚的理论和技术基础。先后承担了1项国家973重点基础研究项目二级课题、16项国家863高技术项目、16项国家自然科学基金项目、5项国防预研项目、8项江苏省自然科学基金项目和3项国际合作项目等重要课题。课题组研制的力触觉传感与测量装置已在中国航天员科研训练中心航天员训练系统中得到应用。基于力传感与智能信号处理技术研制的力触觉反馈肌电控制假手已在丹阳假肢下开始产品化，实现了截肢操作者对假手带感觉的控制，产品出口东南亚多个国家。
2013年4月东南大学机器人传感与控制技术实验室主任、国家杰出青年基金获得者宋爱国教授携带发明的“用于遥操作和虚拟操作的7自由度力感知手控器”参加第41届日内瓦国际发明展览会，获得了“日内瓦国际发明金奖”。
1.中大医院康复科是江苏省医学会物理医学与康复学专业委员会副主任委员单位。拥有病床48张和1200平方米的康复训练中心和假肢矫形器研发中心，同时配备价值600多万元国内外先进的康复评定和康复训练设备。现有医师12名，康复治疗师14名，矫形师2人，护士11名。
该团队可以合作开展采用微电子神经调控仪器进行偏瘫病人神经康复治疗和训练方面的临床实验研究。
2.中大医院针灸科是一个独立的临床科室，是WHO世界针灸临床培训基地。在三十多年的医疗工作中，承担着临床针灸常见病，多发病及疑难病的诊治工作。目前有副主任医师2人，主治医师1人，住院医师2人，副教授1人，讲师1人，不仅承担着医院的门诊医疗，病房会诊，进修实习生带教任务，而且承担着东南大学医学院硕士生本科生教学工作以及国家级省级科研课题。同时，作为国际针灸培训中心，本科还承担着外国留学生的带教任务，自70年代起，已接待了来自亚、欧、美、非各大洲千余名外国留学生。
该团队可以合作开展采用电子针灸式神经调控仪器进行瘫痪病人神经康复治疗和训练方面的临床实验研究。
3.中大医院神经内科是江苏省神经病学研究中心（共建单位），江苏省医学重点学科，江苏省临床重点专科，国家级药物临床试验机构，神经病学硕士/博士学位授予点和博士后流动工作站。临床拥有病床120张，包括神经系统危急重症、脑血管病、神经变性病（如帕金森病、痴呆、癫痫）、神经遗传免疫和肌肉病、神经心理疾病五个亚专科，设有相应专病/专家门诊；拥有先进的诊治设备，包括CT/MRI/DSA/ECT、ERP-MRI兼容工作站、危急重症监护系统、24h视频脑电工作站、肌电图与诱发电位、TCD、脑脊液细胞学检测、神经肌肉病理和基因检测、神经心理系统评估室、超早期神经康复训练室、临床药物验证室。学科有主任医师∕教授/研究员5人（国家II级教授1人、特聘教授1人）、副主任医师∕副教授/副研究员6人，博士生导师5人，硕士生导师7人，国家杰出青年科学基金获得者1人，教育部新世纪优秀人才1人，江苏省优秀医学重点人才1人，江苏省医学重点人才3人。
该团队可以合作开展脑电、肌电、神经肌肉病理研究和利用神经调控仪器开展超早期神经康复训练方面的临床实验研究。
五、东南大学在神经科学与工程研究方面的优势与不足
（一）东南大学在神经科学方面的研究具有如下4方面优势：
1.有韦钰院士亲自创建并领导的“东南大学儿童发展与学习科学教育部重点实验室”。该实验室汇集了一支跨学科的研究团队，开展以脑科学和儿童发展与学习的神经科学核心内容研究；
2.有长江学者谢维特聘教授领导的生命科学研究院。该研究院聚集了十多个教授担纲的课题组，围绕神经科学各个方面开展研究。
3.有国家杰出青年基金获得者、中大医院神经内科主任、医学院神经精神病学系主任和东南大学神经精神医学研究所所长张志珺教授率领的神经内科医学研究团队；
4.有东南大学附属中大医院院长滕皋军教授领导的国内卓有影响的从事脑功能成像研究的团队。
1.东南大学射频与光电集成电路研究所王志功教授和生物电子学国家重点实验室吕晓迎教授在国际上首先提出了“微电子神经桥”和“微电子肌电桥”的创新思路，获得了中国和国际发明专利授权。通过动物实验验证了微电子神经桥的可行性。通过临床科学实验验证了“微电子肌电桥”的特效。并于2015年获得“日内瓦国际发明特别金奖”。在利用微电子和信息技术实现神经信号再生和瘫痪肢体运动功能康复和重建方面走在了世界前列。
2.东南大学机器人传感与控制技术实验室主任、国家杰出青年基金获得者宋爱国教授领导的课题组基于力传感与智能信号处理技术研制的力触觉反馈肌电控制假手两年前已获得了“日内瓦国际发明金奖”，并已在丹阳假肢下开始产品化，实现了截肢操作者对假手带感觉的控制，产品出口东南亚多个国家。在智能假手研究方面走在了世界前列。
（三）东南大学在神经疾病医疗方面的优势：
东南大学附属中大医院具有神经内科、康复科、针灸科等与神经科学与工程直接相关的临床实验环境。已经与相关团队合作，参与了神经信号再生和瘫痪肢体运动功能重建的临床科学实验。
1.在神经科学研究方面，儿童发展与学习科学教育部重点实验室成立于2002年，东南大学生命科学研究院成立于2009年12月，相对世界名校起步至少晚了半个世纪。研究团队尚不够强大，研究内容尚不够丰富，研究成果尚不够显著；
2.在神经工程研究方面，现有的两个团队虽然有一定影响力的创新成果，但都是近十年内以跨学科形式和几个项目带动发展起来的，应该说还没有建立平台，没有形成气候。
3.神经科学研究与工程研究之间虽然有一定的交流，但总体上讲，交流还很少，还没有实质性合作项目。
4.神经工程与临床实验和应用之间虽然有一两个省级项目合作，但规模很小，全面深入合作渠道尚待扩展。
5.与神经工程研究密切相关的中大医院康复科与针灸科研究团队力量偏弱：非重点学科和专科，人数少，没有教授博导。
六、关于东南大学发展神经工程研究的建议
根据以上分析，提出东南大学发展神经工程研究的如下建议：
1.以东南大学射频与光电集成电路研究所王志功教授、生物电子学国家重点实验室吕晓迎教授和机器人传感与控制技术实验室宋爱国教授领导的神经工程相关团队为基础成立“东南大学神经工程研究中心”（以下简称“中心”）；
2.“中心”应列为学校直属单位，应具有人员编制、场地和运行经费。
3.“中心”暂占用李文正楼四楼射频与光电集成电路研究所部分场地，待九龙湖建成信息大楼，射光所搬迁后，李文正楼四楼全部作为中心场地。这样，就与东南大学儿童发展与学习科学教育部重点实验室”和生命科学研究院场地相临，形成东南大学神经科学与工程研究联合体。
4.“中心”科学研究合作单位
n东南大学儿童发展与学习科学教育部重点实验室
n东南大学生命科学研究院
5.“中心”技术研究合作单位
uIntel公司北京研究院（穿戴式微电子神经肌电桥）
u香港应用科学技术研究院（多通道微电子神经肌电桥）
6.“中心”医学研究合作单位
u南通大学江苏省神经再生重点实验室（微电子神经桥）
u上海第二军医大学附属长征医院（膀胱功能重建）
u江苏省人民医院内窥镜医学中心（食管下括约肌电刺激）
u南京市儿童医院（脑瘫治疗）
7.“中心”医学临床实验合作单位
u东南大学附属中大医院康复科（偏瘫康复肌电桥治疗）
u东南大学附属中大医院针灸科（瘫痪康复神经桥电针治疗）
u东南大学附属中大医院放射科（fMRI效果评价）
u江苏省人民医院康复医学中心（偏瘫康复肌电桥治疗））
u中国康复研究中心（脊髓损伤患者肌电桥治疗）
8.“中心”产业化合作单位
u南京神桥医疗器械有限公司
u常州市钱璟康复医疗器械公司
9.“中心”研究方向与五年计划
u基于双通道微电子肌电桥的上下肢各种单一和两个协调动作控制信号获取电极和刺激信号施加电极定位的“处方”（电极位点与受控肌肉与动作关系图谱）研究，为康复治疗师、理疗师、患者家人甚至患者本人方便快捷地实现电极贴放和装置操控提供指南。本研究与临床实验合作完成。
u脑电信号、脊髓神经信号、外周神经信号和肌电信号的层次关系和空间分布研究与穿戴式和植入式“微电子神经桥”和“微电子肌电桥”研究制造。
u导致人体肌肉痉挛或抽搐的神经系统“自激”信号的探测和抑制技术研究，解决肌肉痉挛，即“硬瘫”的病症。
u瘫痪肢体运动功能康复训练的疗程设计，并从结构、功能和生理三方面对“微电子神经/肌电桥”肢体运动功能调控的关键神经机制进行系统性研究，揭示“微电子神经/肌电桥”康复过程中涉及到的深层脑网络机制，揭示康复过程中相应大脑的结构、功能连接等方面的可塑、代偿等机制，为相应技术的发展提供必要的神经机制支持。
10.“中心”五年内预期研究成果
u实现相关肌电、脑电、脊髓神经和外周神经信号的多方位探测与功能电刺激研究；
u实现肢体运动相关的意念、脑电、脊髓神经、外周神经、肌电与动作六类信号的计算分析，为利用“微电子神经/肌电桥”实现肢体运动功能调控和重建提供科学依据；
u发展以“微电子神经/肌电桥”为核心的肢体运动功能调控或重建的系统方案和系列技术，为肢体运动功能调控或重建提供技术支撑；
u实现偏瘫与脑瘫患者肢体运动功能控制过程中脑重塑模式的动态观测与长效评价，为两类患者肢体运动功能康复重建提供理论根据与实验支持；
利用“微电子肌电神经桥”完成瘫痪肢体运动功能调控的临床科学实验研究，为瘫痪肢体运动功能调控或重建的临床实验奠定基础。
东南大学侨联