神经工程的新兴前沿：脑连接组的网络科学

神经工程在修复或替换由众多相互作用部分构成的复杂神经系统时面临独特挑战。这些相互作用在大时空尺度上形成错综复杂的模式，并产生难以从单个元件预测的涌现行为。网络科学为研究和干预此类系统提供了一个特别合适的框架，它将神经元件（细胞、体积）视为图中的节点，将神经相互作用（突触、白质纤维束）视为图中的边。本文回顾了新兴的网络神经科学学科，该学科运用并发展图论工具，以更好地理解和操控从微观到宏观尺度的神经系统。我们展示了如何利用网络分析对人类脑成像数据进行建模的实例，并强调了潜在的陷阱。随后，我们重点介绍了当前的计算和理论前沿，并强调它们在辅助诊断与监测、脑机接口以及脑刺激方面的应用价值。作为一个灵活且快速发展的领域，网络神经科学提供了一套强大的方法和基础性见解，对神经工程师的工具箱至关重要。