2024产业科技进展：脑科学与脑机工程篇-科睿唯安-20241225

　　脑科学与脑机工程是深圳“20+8”2.0版本推出的八大未来产业之一。它是以研究大脑的结构功能为创新源头，通过认识脑原理、保护脑健康、连接脑装备，开发维护人体健康、推动社会进步的创新技术和应用产品。作为新质生产力的代表性领域，它深度融合了生命科学、临床医学、计算机科学、材料科学等多个学科，不仅成为科学研究的热点领域，更在产业创新中占据至关重要的地位。通过全面深入地了解脑科学与脑机工程的科技发展现状，能够为其高质量发展制定有利的战略，进而推动产业积极健全完善创新体系，有力驱动产业竞争力的持续稳步提升。

　　基于以上内涵，结合发展实际，可将脑科学与脑机工程的研究内容划分为三大核心方向，分别是：认识脑、保护脑、连接脑。

　　认识脑是神经科学的前沿，旨在深入理解大脑的结构和功能，以及如何共同作用支持人类的认知和行为。该领域不仅关注大脑、小脑、脑干、间脑等关键脑区的空间结构，还研究神经传导、突触传递、神经调节等基本的脑活动过程。通过探索神经细胞的起源、分化，以及突触和神经环路的形成、调控，揭示本能、记忆、注意力、决策和社会行为等的神经基础。同时，利用电生理和脑成像技术如核磁共振成像，观察和分析大脑活动，进一步理解脑认知原理和脑疾病发病机理。认识脑领域的研究不仅增进了我们对大脑复杂性的理解，而且为开发治疗神经疾病的新方法和改善人类生活质量提供了科学基础。

　　保护脑是专注于维护和增强脑健康以及预防和治疗各种脑疾病。这一领域深入研究了神经退行性疾病、抑郁症、癫痫、睡眠障碍、焦虑障碍和药物成瘾等神经精神疾病的发病原理。通过应用脑成像技术、神经调节手段、神经反馈治疗和神经营养因子等先进方法，探索如何有效干预和管理这些疾病。此外，保护脑领域的研究还涉及开发新的药物、生物活性材料等技术，以促进受损神经功能的恢复和改善。这些研究不仅增进了我们对脑疾病的认识，而且为开发更有效的治疗策略提供了科学基础，目标是提高患者的生活质量并减轻社会医疗负担。

　　连接脑是神经科学与多学科交融的前沿阵地。它以脑机接口技术为核心，结合神经科学、材料科学、电子工程和计算机科学等，致力于开发能读取和解析大脑信号的设备，实现脑控设备与脑机交互。研究涉及生物活性材料、记录/刺激电极、脑机设备开发、智能算法、脑机控制等，可进行脑信号处理及神经编码解码。脑机计算和脑启发计算是关键方向，神经工程等技术也助推了其发展。连接脑的应用场景广泛，涵盖医疗康复、娱乐体验等，如神经康复机器人、虚拟现实疗法等，可提高生活质量、增强认知能力，以及为神经损伤者提供恢复途径。该领域专注大脑与外部设备通信交互，能探索大脑复杂功能并辅助治疗神经疾病，虽已展现出巨大潜力，但也面临着技术安全和数据隐私保护挑战。

　　围绕脑科学与脑机工程未来产业基础研究领域2019至2023年WebofScienceTM收录的全球范围内的相关科研论文进行主题聚类，结果如图1所示。近五年，全球脑科学与脑机工程领域的基础研究内容聚焦在认识脑、保护脑、连接脑及其交叉方向。其中，保护脑作为该领域的主要方向，单一研究内容学术产出量大且影响力突出，同时，与认识脑研究内容关联密切，有大量学术论文包含认识脑和保护脑两部分研究内容。此外，连接脑作为新兴交叉研究方向，与保护脑研究内容的关联比认识脑更明显。该结果表明，脑科学与脑机工程领域的基础研究仍以实际应用为核心，重点围绕保护脑及与之相关的认识脑和连接脑的研究。