你有想象拥有过影视剧里的“外骨骼”吗？神经科学家们近年来早已将“科幻”变成了现实。剑桥大学的研究人员最新发布了一种外置机械手指，利用神经成像（neuroimaging）等技术增加运动神经关联，使人们可以通过外置机械手指来拾取和操纵更多物体，手的抓握能力和承载能力明显提高，一只手轻松完成需要原本的多手任务。像这样的外置机械手指，不仅能为健康人士提供新的环境交互体验，同样也能改善身心障碍者的生活质量。这些神经科学的应用新技术为人类身体表征和大脑可塑性提供了新的理论和实践可能。当然，作为当代最前沿的学科之一，神经科学是的应用远不止于上面的例子。今天，就和小i学姐一起走进「神经科学」领域吧～
【往期回顾】iWanna心理学细分专业介绍
神经科学领域发展历史可以追溯到几千年前，作为一门独立学科，它在近几百年内经历了显著的发展。早期古罗马医生盖伦通过解剖发现了大脑与行为的关系。然而，直到18世纪末和19世纪初，科学家通过实验才揭示了神经信号的电性质，奠定了现代电生理学的基础。随着时间的推移，神经科学在20世纪迎来了现代发展的高峰。诺贝尔奖获得者、“神经科学之父”圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔（Santiago Ramón y Cajal）和同为诺贝尔奖获得者的卡米洛·高尔基（Camillo Golgi）的研究确立了神经元作为独立信息传递单元的概念，这一发现对于理解神经系统的基本工作原理至关重要。
此后，诺贝尔奖获得者艾伦·霍奇金（Alan Lloyd Hodgkin）和安德鲁·赫胥黎（Andrew Huxley）的电生理研究揭示了神经信号传导的机制。神经影像学技术的突破，如CT、PET、MRI和fMRI，进一步推动了对大脑结构和功能的详细研究，使神经科学家们能够非侵入性地观察活体大脑。在这之后，伴随着计算机技术的兴起，神经科学也开始影响计算机科学的发展。1940年代，沃伦·麦卡洛克（Warren McCulloch）和沃尔特·皮茨（Warren McCulloch）提出了神经元的数学模型，模拟了神经元的基本功能，为人工神经网络的早期发展提供了基础。1958年，弗兰克·罗森布拉特（Frank Rosenblatt）提出的“可以模拟人类感知能力的机器”，即感知器模型进一步推动了人工神经网络的发展，为未来的多层神经网络奠定了基础。20世纪80年代，反向传播算法（Backpropagation）的提出使得训练多层神经网络成为可能，推动了人工神经网络的迅猛发展。进入21世纪后，计算能力的提升和大数据的可用性推动了深度学习的兴起。深度神经网络，在图像识别和自然语言处理等领域取得了显著成果。人工神经网络的设计灵感常常来源于生物神经网络，例如卷积神经网络（convolutional neural network，CNN））的结构受到人类视觉系统的启发。神经科学和人工神经网络的发展相互促进，形成了一种互动关系——神经科学实验数据不断推动人工智能模型的改进，例如神经影像数据被用于训练更高效的模型；同时，结合神经科学与工程学，脑机接口技术（Brain–computer interface）得以发展，使人们能够通过脑信号控制外部设备。这种交互不仅深化了对神经系统的理解，也推动了人工智能和神经技术的进步。尽管近年来神经科学取得了巨大进步，但科学家们对大脑及其工作原理的了解仍处于起步阶段。神经科学是一个庞大的研究领域，包含一系列更为细分的子领域。每个子领域都聚焦于大脑和神经系统的其它部分，并将它们与一个或多个心理学和行为领域联系起来——从思维过程到社交互动再到精神疾病。神经科学的不同领域之间有很多重叠之处，不同的分支可以相互融合和补充。► 分子和细胞神经科学（Molecular and Cellular Neuroscience）分子和细胞神经科学研究领域专注于使用现代分子和细胞生物学的复杂工具（包括但不限于分子生物学、分子遗传学、蛋白质化学等）来研究神经系统在微观尺度上如何运作。这包括研究神经分子如何调节复杂的分子和细胞环境以实现正常的神经元功能，神经系统的细胞如何相互交流，神经结构如何从胚胎发育到成年生物体，以及分子和细胞功能在疾病状态下如何受到干扰。► 认知神经科学（Cognitive Neuroscience）认知神经科学研究思考和感知的神经机制。它探索大脑如何进行信息处理，包括学习、记忆、决策和解决问题。认知神经科学的范围包括思维过程如何在细胞层面展开（在特定的神经元及其之间的连接中），以及心理过程与更大的大脑区域和系统之间的联系。► 社会神经科学（Social Neuroscience）社会神经科学研究大脑与他人和更广泛的社会世界的联系。它认为人类是高度社会化的物种，而社会互动的复杂性有助于解释高度发达的人类大脑的进化。社会神经科学研究探索了物理系统如何引发社会心理学中长期观察到的各种关系过程。它还试图描述大脑和身体本身如何受到社会生活各个方面的影响，例如社会孤立或融合。► 临床神经科学（Clinical Neuroscience）临床神经科学是研究精神和神经系统疾病的一个领域。这些疾病包括精神病学和临床心理学研究的疾病，如抑郁症和焦虑症，以及神经退行性疾病，如阿尔茨海默病和多发性硬化症。临床疾病的神经科学研究的主要目的是促进疾病诊断、治疗和预防方法的改进。► 发育神经科学（Developmental Neuroscience）发育神经科学旨在描述大脑和神经系统如何形成和变化。研究大脑与年龄相关的变化如何与个人思维和感知的发展相对应被称为发育认知神经科学。发育神经科学家探索神经系统发育的典型和非典型轨迹，以更好地了解正常功能和功能障碍的基础。► 行为神经科学（Behavioral Neuroscience）行为神经科学，也称为生物心理学，是研究大脑和神经系统其他部分如何为行为提供基础的学科。它研究思考和感知、学习、情感和动机等能力的神经基础。因此，行为神经科学与神经科学的许多当代领域重叠，例如认知神经科学（专注于思考和感知）和情感神经科学（专注于情绪）。► 计算神经科学（Computational Neuroscience）计算神经科学是大脑研究的一个领域，它利用计算机建模和数学工具的力量来揭示大脑在其所有复杂性中如何运作。计算神经科学的方法使研究人员能够处理有关神经系统的大量数据，帮助Ta们解释事件如何从化学物质和单个神经元的水平展开到神经网络的水平，最终到行为和认知的水平。► 神经经济学研究（Neuroeconomics）
神经经济学研究是一种跨领域研究，它研究基于价值的决策Value-based decision-making的神经生物学和计算基础。当生物体根据其赋予的主观价值从多个备选方案中做出选择时，就会发生基于价值的决策。例子包括基本的动物行为，如蜜蜂觅食，以及复杂的人类决策，如股票市场交易。📚Master of Science in Neuroscience and EducationTeachers College的神经科学与教育课程是美国乃至全球第一个提供多学科培训的研究生课程，重点关注神经科学与教育的交叉领域。该课程旨在培养能够弥合大脑、认知和行为研究与学校和其他应用环境中遇到的问题间的差距的专家。项目旨在弥合认知和行为的神经基础研究与学校和其他应用环境中遇到的问题之间的差距。项目提供严格的培训和相关经验，让学生进一步了解并建立神经科学、认知、教育和临床实践之间的联系。项目毕业生的职业道路多种多样：一些人继续成为各自专业领域的双重准备专家，而另一些人则在研究环境或行业中发展事业；还有一些人继续攻读医学或研究博士课程以进一步学习。该项目现在只发布了2024年的招生信息，列在此处作为参考。申请材料：在线学位申请（包括Statement of Purpose和简历）、成绩单、托福/雅思（如适用）、75美元申请费、两封推荐信📚Columbia Doctoral Program in Neurobiology and Behavior项目提供多种多样的研究和学术体验，体现神经科学的跨学科性质。来自两个校区的一百多名教师将基础、临床和转化科学的课程和体验式学习相结合，提供根基极为广泛的教育。项目还培养了研究人员、理论家和实验家之间的合作氛围，让学生了解以问题为导向的研究方法的价值。从早期阶段开始，该研究生课程就强调协作教学和研究，这种精神是当前神经生物学和行为博士课程的基础。如今，该课程拥有 100 多名教职员工和 80 多名研究生，横跨三个研究校区（Morningside Heights、Manhattanville 和Columbia University Irving Medical Center）。该项目有三位诺贝尔奖获得者导师：Eric Kandel 博士，因其在神经系统信号转导方面的研究于 2000 年获得生理学或医学奖；Richard Axel 博士，因其在嗅觉受体和嗅觉系统组织方面的研究于 2004 年获得生理学或医学奖；Martin Chalfie 博士，因其在绿色荧光蛋白 GFP 方面的研究于 2008 年获得化学奖。申请材料：在线申请、申请费、托福/雅思（如适用）、成绩单、3封推荐信、包括专业在内的学习计划、个人陈述、面试等2025年秋季入学在线申请将于 2024年9 月中旬开放，要求在2024年 12 月 1 日之前收到完整的申请表（包括所有考试成绩）。申请门户将于美国东部时间晚上 11:59 关闭。不提供春季入学。该项目没有标准的入学途径或成功途径。由于神经生物学的跨学科性质，学生来自从计算和工程到心理学和生物学的各种背景。📚MD-PhD Dual Degree Program对于寻求联合学位课程的申请者，哥伦比亚大学也提供 MD-PhD 双学位课程。在MD-PhD项目中，学生将会沉浸在临床和科学教育中，进行研究，并学习如何将科学发现转化为临床实践。选择这条道路的学生将为加入未来生物医学领袖的行列做好准备。超过 60% 的毕业生完成了住院医师和进修培训，ta们是全球基础科学和临床部门的全职员工。课程包括医学院 1.5 年的基础科学课程basic science courses和一门研究生院主要课程major graduate school course，随后是三至四年的研究生学习，辅以持续的临床辅导和最后 14 个月的“临床年”。学生通常在七年内完成两个学位，有些学生会额外花一年时间，极少数学生在六年内完成学位。申请材料：三年内的Medical College Admission Test (MCAT)等MD-PhD 项目正在寻找在基础科学方面具有扎实学术和研究背景的学生。成功的申请者将在生物学、化学、物理学、计算生物学、数学、流行病学或工程学方面拥有大量本科假设驱动的研究。寻求 MD-PhD 的学生将有兴趣将医学事业与对生物医学科学研究问题的研究结合起来。南加州大学-University of Southern California
私立研究型大学，位于美国洛杉矶，1880年由监理会创立，是美国大学协会和环太平洋大学联盟成员。南加州大学位列2024年U.S. News美国最佳大学排名第28。校友及教职工中共有10位诺贝尔奖得主、 6位麦克阿瑟天才奖得主、1位图灵奖得主。📚Master of Science in Neuroscience 神经科学硕士学位课程是针对被神经科学博士课程录取但因个人或医疗原因无法完成博士课程的学生的terminal degree。不鼓励研究生作为硕士学位候选人入学，只有在特殊情况下才允许，且必须经神经科学研究生课程执行委员会批准。硕士课程包括博士生所需的所有课程作业，至少 24 个学分，并成功完成资格考试的书面和口头部分。学生可以选择论文或非论文硕士学位。论文硕士学位要求向神经科学论文委员会提交基于原创研究的书面论文，并将论文提交给研究生院发表。非论文硕士学位要求提交一份由神经科学研究生课程三名教员批准的正式研究论文。资格考试将作为非论文硕士学位的综合硕士考试。学生还必须满足研究生院的居住要求和其他要求。📚Master of Science in Neuroimaging and Informatics本课程旨在在一个学年内完成，但也有两年的兼职选择。毕业不要求提交硕士论文。但是，感兴趣的学生可以在课堂学习的同时获得研究经验，但需获得可用的教师研究导师的批准。申请材料：入学申请表、申请费、目标课程所要求的标准化考试官方成绩、英语语言要求（如适用）、成绩单、推荐信等上海纽约大学成立于2012年，是经教育部批准，在上海市及浦东新区政府大力支持下，由华东师范大学和纽约大学合作创办的中国第一所中美合办研究型大学，也是纽约大学全球体系中具有学位授予资格的三大校园之一。📚Neural Science PhD Program上海纽约大学与纽约大学文理学院和纽约大学神经科学中心合作，邀请优秀学生申请攻读神经科学博士学位。参与的学生将就读纽约大学文理学院神经科学博士研究生项目，在纽约大学神经科学中心完成课程，然后转为全日制住宿，在上海纽约大学教职人员的指导下进行博士研究。对于 2024 年秋季入学，申请截止日期为 2023 年 12 月 1 日。👇
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References：
Professor’s perceptron paved the way for AI – 60 years too soon. https://news.cornell.edu/stories/2019/09/professors-perceptron-paved-way-ai-60-years-too-soon
https://catalogue.usc.edu/preview_program.php?catoid=18&poid=24921
https://www.neurosciencephd.columbia.edu/
https://shanghai.nyu.edu/academics/graduate/neural-science-phd-program
https://www.cam.ac.uk/stories/third-thumb
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