計算機在神經科學中的應用

王榕

隨著21世紀的到來，計算機已經逐漸走入人們的日常生活當中，越來越多的人了解計算機，熟知計算機的使用原理。而計算機不僅僅被運用在人們的生活當中，在很多科學研究領域當中，計算機已經做出了非常多的貢獻。神經科學在當今社會分屬于生命科學，人們研究神經科學，從而使自身更加了解人體生命的演變。文章主要研究了計算機在神經科學中的應用。本文從神經科學的釋義角度出發，深入分析了計算機在神經科學中的具體應用實踐，希望能夠充分發揮計算機在神經科學當中的作用。

【關鍵詞】計算機 CLSM 神經科學 應用

計算機技術被運用到神經科學的研究當中，從而使研究人員對神經科學的研究數據了解更加清晰透徹，也使醫療人員從計算機的角度更加精準的判斷出神經方面的疾病。計算機常見的應用主要是與激光共聚焦顯微鏡的配合。該種顯微鏡被簡稱為CLSM，是一種熒光成像技術，并配以計算機的圖像處理技術，二者之間的結合能夠使醫生以及研究人員更加清晰的探測神經細胞組織的變化，并且實現神經科學研究的現代化。

1 神經科學釋義

所謂的神經科學指的是在醫學領域中對神經系統的研究，人們需要了解神經系統的結構以及其功能。部分學者專門研究了神經系統的發育狀況，還將其列入到遺傳學以及生物學等領域當中。在生理學、病理學甚至是藥理學中也涉及到了神經科學的相關內容。神經科學的研究是人類在研究人腦的過程中一個跨領域的范疇，其中涉及到了分子、細胞、神經組織以及神經系統等多個方面的知識。人類對于神經科學的最高研究是從認知科學的角度來分析認知神經科學，并且將該方面的專家成為認知心理學家。很多研究人員都認為認知神經科學能夠為人類對思維的研究提供數據，并且認為認知神經科學的研究能夠代替心理學。從1969年開始，人們成立了研究神經科學的學會，但在這之前，人類就已經開始了對人類大腦的研究，并且從遺傳等角度對神經學進行了系統的考慮和探討。傳統神經科學只是生物科學中一個細小的分支，但當人們發現神經科學可以涉及到很多個領域以后，將其單獨列為一個學科。專家們認為，神經科學的研究是人類最為偉大的研究課題之一，其能夠帶給人們非常大的挑戰性。從21世紀以來，人們對于神經科學的研究已經不再像從前那樣熱衷，而是將精力都轉向了生命科學，但神經生物學卻作為生命科學的一個分支被列入到了重點研究的行列之中。人類已經進入到了計算機的時代，為了解開更多神經科學中的未解之謎，人類將計算機運用到神經科學當中，充分發揮計算機在神經科學當中的作用，以此來推動神經科學的進步。

2 計算機在神經科學中的應用

2.1 計算機在神經細胞內物質測定方面的應用

研究神經科學的研究人員在觀察細胞的行傳以及面積等參數的過程中會采用CLSM，并使其與計算機進行配合，完成對細胞的物理化學參數的自動測定。當該種顯微鏡對細胞的例子以及DNA等物質測量完成以后，研究人員就能夠根據細胞分布的結構組織來對其進行定性和定量，從而完成細胞功能方面的研究。細胞中含有很多物質，其中離子的成分居多。而當細胞中的離子濃度發生變化就會影響細胞的變化。而鈣離子也是細胞中離子的一部分，鈣離子能夠參與各種生命活動。如果細胞凋亡，鈣離子的濃度就會發生變化。研究人員利用計算機對細胞中的離子進行了測定，觀察鈣離子等離子的數量以及形態。當CLSM在計算機當中形成二維或者是三維的圖像，神經細胞經過外界的刺激以后，就會增加活動的頻率，而研究人員也能夠從計算機中觀察到細胞的變化情況。計算機還將運用于細胞內物質測定時的計算。研究人員對神經細胞的內物質進行測定將會出現大量的數據，而這些數據如果只憑借研究人員的計算會耗費很多時間，而且這種人工計算方式本身就會存在失誤。但是，如果將這些數據傳輸到計算機中，充分利用計算機本身所具有的強大計算能力，不僅能夠使計算的結果更為準確，還能夠幫助研究人員準確判斷細胞內部的所發生的變化。

2.2 計算機在神經干細胞測定方面的應用

計算機也被應用到神經干細胞的測定當中。醫生采用激光共聚焦顯微鏡來觀察神經干細胞，將其提煉到體外進行研究。采用CLSM來配合激光，瞬間完成神經細胞膜的穿透，從而使細胞進行融合。而在手術的過程中，以計算機為依托的CLSM將配合醫生的手術，做細胞的外科切除手術。部分醫生在觀察神經纖維的過程中也會使用計算機，從CLSM中形成的影像被傳輸到計算機當中，醫生從計算機的屏幕中觀察細胞纖維的動態，并且觀察整個髓鞘的變異數據，并對其進行分析。計算機在神經干細胞測定中的使用能夠很大程度的提高研究人員對神經細胞的研究分辨率，使細胞纖維的動向被放大，能夠顯示出更加清晰的影像。

2.3 計算機在中樞神經系統診斷方面的應用

激光共聚焦顯微鏡是中樞神經系統診斷過程中常用的器材之一，該種顯微鏡的應用能夠避免檢查種樹神經疾病時出現的病理假象。而該種顯微鏡在檢查中樞神經病癥的過程中正式通過對神經軸的觀察，使其在計算機當中形成三維結構，以此使醫生更加清晰的觀察到神經組織當中初選的病變。我國一些學者在研究計算機在神經疾病方面的應用過程中，采用CLSM與計算機結合的方式來進行分析，以此來發現存在于人體神經方面的疾病，有助于相關研究人員深入的研究。

3 結論

總而言之，通過對計算機的應用，研究人員和醫生不僅能夠有效解決在神經醫學方面的難題，還能夠降低由于人工計算和操作等方面所存在的失誤，從而促進神經醫學更加良好的發展。此外，隨著計算機軟件的不斷開發，其在神經學科方面的應用將更加廣泛，發揮更加重要的作用，具有廣闊的發展前景。

參考文獻

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作者單位

西安市鐵一中學 陜西省西安市 710054