神经工程领域是从计算神经科学、实验神经科学、临床的神经病学、电子工程学和活神经组织的信号处理等领域汲取养分，并包含了机器人学、计算机工程学、组织工程学、材料科学和纳米技术等学科中的一些内容。

定义

简要概述(主要研究 涉及领域)

依其功能性之分类略述(一 、感觉神经假体装置 二 、动作神经假体装置 三、大脑皮质神经假体装置)

定义

在物理科学中，神经工程学是新兴的、用工程技术研究中枢和周围神经系统的功能并操作其行为的交叉学科研究领域。

简要概述

主要研究

神经工程的两大目标是通过神经系统和人造设备间的沟通来修复和增强人体的功能。当前的研究主要着眼于：

* 探明感觉系统和运动系统编码和处理信息的机制

* 定量研究这些机制在病理的状态下发生的变化

* 研究如何通过脑机接口、神经修复等途径操纵这些正常和病变的机制

神经工程是一个新兴学科，相关的文献资料较为有限，但正在迅速增长中。第一份专门针对神经工程学的学术期刊是2004年创刊的神经工程学杂志（The Journal of Neural Engineering）。最早产生的专门针对该领域的学术会议是2003年于意大利卡普里岛举办的首届国际神经工程学大会。

涉及领域

近年来，由于细胞生物学、实验及临床神经科学、生物科技及生物医学工程技术的紧密结合与发展，神经工程 (Neural Engineering or Neuroengineering) 已逐渐成为一门新兴科学及领域。神经工程系将生物医学工程技术与方法，藉由神经细胞再生与组织特性评估及神经与电子设备间接口等方法的研究与发展，探索中枢及外围神经系统的功能及行为表现，以了解中枢神经系统及周边神经系统的感觉 ( Sensory ) 或运动 ( Motor ) 控制讯息 ( Command ) 的活化 ( Activation )、传递 ( Propagation )及神经调控( Modulation )功能的过程，并期望藉由这样的成果协助失能者达成回复 ( Restoration ) 及增进 ( Augmentation ) 功能。神经工程研究的范畴相当广泛，其研究内容从基础的神经电生理、神经模块控制、神经机械系统控制与神经再生原理探讨，接着由神经科学的知识为基础，再进一步了解神经接口、神经假体、神经影像与分子与感测神经磁场感应等研究方向的原理与应用。因此，可以理解神经工程是属于结合神经科学与医学电子、组织工程、生医电子、生医光电及信息处理等工程技术的一跨领域整合性的研究。　再进一步针对应用层次的特点进行讨论后，可以了解神经工程的主要研究目标之一，是期望能恢复失去或受损的神经功能。也因此，神经工程在这方面的研究含括了设计、分析和测试神经细胞及神经系统的再生及修复功能，并纳入神经细胞及系统与人造电子系统的功能性接口等研究。依神经工程结构及应用特质，大致可将之分为神经系统、神经组织及神经细胞等三个层次：(1)神经系统层次 (Nervous System Level)：以神经系统调节 ( Systematic Modulation ) 为主的神经假体 (Neural Prostheses)；(2)神经组织层次 (Neural Tissue Level)：以神经束之选择性刺激或感测调控(selective sensing/modulation)为主的之神经界面(Neural Interfacing)；及(3)神经细胞层次 (Neurocellular Level)：神经元界面 (Neuronal Interfacing)。每种系统有其一定的基础与应用范围，其中，在神经接口及神经元接口较属于研究的层级，在持续发展及整合下，神经假体利用界面研究的成果，或独立设计应用于取代因神经系统受损所引起的运动、知觉或认知功能缺失之临床实务应用，其基本原理在利用受损后，仍具有残余的运动或感觉神经系统，配合其它传感器或应用调变的电刺激，使个案能重新协助建立或增进感官知觉、运动或认知功能。

依其功能性之分类略述

一 、感觉神经假体装置

感觉系统(Sensory Prostheses)的主要功能在于接收环境中的物理能量，如声波及光波，提供人们执行功能性及具目的性日常生活活动过程中所需要的环境讯息。因此，当感觉系统出现功能性的损伤，无法将环境讯息转换为确实可用的生理讯号时，利用接受器（如麦克风或微型摄影机）接收感觉讯息后，藉由换能器将物理能量转换成电刺激讯号，刺激感觉神经或与某感觉有关之大脑皮质，达到功能性目的。神经假体在听觉障碍者的听觉恢复上，可利用人工耳蜗 ( Cochlear implant) 刺激听觉神经路径；而对于视觉障碍者，同样可利用人工视网膜 (Artificial Retina) 及视觉芯片 (Vision Chip) 给予视觉神经路径或视觉皮质特定时序之电刺激，实际应用于代偿人类视觉能力的缺失。

二 、动作神经假体装置

动作系统(Motor Prostheses)同样扮演着与外在环境互动的功能。然而，动作系统在人们执行日常生活的活动时，执行或输出经由大脑处理后所计划产生的功能性活动。当动作神经系统产生问题时，将可导致上肢手部动作能力不足，无法取物或操作手部活动；或是下肢无法产生足够的力量，造成承重或行走能力上的问题。因此，当日常生活中的动作能力缺失时，协助个案依其所愿，达成动作输出，就成为回复或代偿动作能力的重要考虑。动作神经假体的设计可分为两类，一为藉由功能性神经肌肉电刺激 (Functional neuromuscular stimulation) 的方式，以经过设计的电刺激时序活化肌肉系统，使得个案可以在系统的协助下，利用自己的肢体产生动执行功能性活动，或与环境互动所需要的动作；另一类则是撷取大脑皮质的脑电讯号，经过讯号分析截取特征讯息，并结合机器人控制系统，以机器手臂或机器辅助设备，产生功能性活动所需要的动作，以机器人系统执行动作，提供代偿动作的协助，这两类的神经假体设备，皆已可应用于人类动作能力的回复及代偿。

三、大脑皮质神经假体装置

当大脑皮质的神经细胞因为脑血管疾患、外力伤害或是神经退化性疾病造成损伤时，将可能影响大脑的功能，导致如认知、记忆、听语或动作执行功能上的缺失或困难，造成脑内讯息的传递或是功能执行上的问题，进而影响日常生活功能的执行及生活质量。针对大脑功能的缺失，应用于代偿脑部功能的神经假体，在设计上则进一步以仿生系统 ( Biomimetic System )，取代受损的脑部神经核，重建脑部功能。仿生性系统包含与固有的脑部组织相联系，接收输入讯息的神经元接口，及进行输出功能的另一组神经元界面。在应用上，利用多电极式芯片，针对损伤区域所需要的功能，提供大脑皮质运动神经元适当的电刺激，以诱发复杂的动作形态，增进伸探及抓握动作能力；以仿生生物芯片，针对大脑特定区域的功能进行设计，再以植入芯片的方式，使得该芯片进一步取代受损的神经区域所扮演的生理功能，这方面的实际应用，则是针对海马回 ( Hippocampus) 所扮演的功能性角色，建立人工海马回 ( Artificial Hippocampus ) 的应用成效最为显著。然而，由于植入芯片的过程中涉及高难度脑部手术，因此，这类芯片的发展仍然在动物实验的阶段。

随着生物科技相关技术及专业密切整合，使得神经工程相关的技术及研究，逐渐应用于实际协助失能者回复或代偿功能性缺失。目前已发展建立的神经假体装置，主要研究应用方向为植入式生医微系统 ( Implantable Biomicrosystem ) 为主，经由各式的传感器及致动器整合，构成监测型及刺激型植入式微系统，藉由无线传输技术传出体外，将人体内的各项生理参数或是刺激指令，用以治疗患者缺失。当各项神经假体装置成熟后，各系统整合用于协助多项失能者功能，改善日常生活功能及生活质量，相信将指日可待。