計算神經(jīng)科學(xué)使用數(shù)學(xué)分析和計算機(jī)模擬方法在不同層面上對神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬研究，從算角度理解腦功能，研究大腦非程序和適應(yīng)性的信息處理能力和信息處理機(jī)制。計算神經(jīng)科學(xué)的研究成果已廣泛應(yīng)用于幫助盲人、聾啞人和癱瘓病人等殘障人士重新恢復(fù)視力、聽力和行走能力。2004年，聯(lián)邦教研部啟動了以“伯恩斯坦”（德國神經(jīng)科學(xué)家，1902年提出了細(xì)胞膜電位理論解釋了生物電現(xiàn)象）命名的國家伯恩斯坦計算神經(jīng)科學(xué)研究網(wǎng)計劃，并在此基礎(chǔ)上對計算神經(jīng)科-學(xué)各分支領(lǐng)域研究進(jìn)行資助。

（一）項目實施情況

2004年，聯(lián)邦教研部國家伯恩斯坦計算神經(jīng)科學(xué)研究網(wǎng)的建設(shè)工作，研究網(wǎng)有4個研究中心，既：伯恩斯坦柏林研究中心，負(fù)責(zé)神經(jīng)信號確認(rèn)與變異領(lǐng)域研究；伯恩斯坦弗賴堡研究中心，負(fù)責(zé)認(rèn)知動態(tài)過程領(lǐng)域研究；伯恩斯坦哥廷根研究中心，負(fù)責(zé)適應(yīng)性認(rèn)知領(lǐng)域研究；伯恩斯坦慕尼黑研究中心，負(fù)責(zé)時間與空間認(rèn)知領(lǐng)域研究。目前，研究網(wǎng)內(nèi)有80多個來自不同研究機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊。為了吸引青年研究人員從事計算神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究，從2006年開始，聯(lián)邦教研部每年組織一次伯恩斯坦計算神經(jīng)科學(xué)獎（獎金額125萬歐元）的評選活動，獎勵對象是在計算神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域國內(nèi)外優(yōu)秀青年科學(xué)家。2007年，聯(lián)邦教研部在伯恩斯坦合作伙伴倡議框架下，新組建了5個伯恩斯坦區(qū)域核心研究團(tuán)隊，并新拓展了伯恩斯坦研究中心的研究領(lǐng)域。在其后實施的11個伯恩斯坦計算神經(jīng)科學(xué)合作項目，則有力促進(jìn)了伯恩斯坦神經(jīng)科學(xué)研究網(wǎng)與外部研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)間的交流合作，加快了技術(shù)成果的市場轉(zhuǎn)化。2009年中期，聯(lián)邦教研部啟動實施了伯恩斯坦神經(jīng)認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項目，開展大腦學(xué)習(xí)認(rèn)知過程中的基礎(chǔ)神經(jīng)機(jī)制研究。2010年，聯(lián)邦教研部還將啟動伯恩斯坦計算神經(jīng)科學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)二期計劃。同時，德國作為國際神經(jīng)信息學(xué)合作團(tuán)隊（INCF）創(chuàng)始成員，還積極開展了德國國際神經(jīng)信息學(xué)合作團(tuán)隊國家網(wǎng)站建設(shè)。目前，該國際學(xué)術(shù)組織的成員國發(fā)展到了15個，已成為計算神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域重要的國際合作平臺。

（二）重點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)展

1.應(yīng)用神經(jīng)技術(shù) 計算神經(jīng)科學(xué)研究是醫(yī)藥和醫(yī)療技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。為了促進(jìn)計算神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，2008年聯(lián)邦教研部啟動了伯恩斯坦新技術(shù)研究重點(diǎn)項目，支持各類科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)間的密切合作、促進(jìn)相關(guān)學(xué)科的交叉融合、加強(qiáng)科學(xué)家與青年研究人員的交流。在該項目中，6家企業(yè)和8家科研機(jī)構(gòu)共同承擔(dān)了神經(jīng)仿生控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)集成研究。項目組與奧托醫(yī)療技術(shù)公司合作，采用自適應(yīng)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)聯(lián)合開發(fā)了新型假肢，新型假肢可以根據(jù)病人行走需要進(jìn)行自動調(diào)節(jié)；項目組與斯坦伯格醫(yī)療器械公司合作，利用光脈沖刺激內(nèi)耳神經(jīng)細(xì)胞感光分子形成聽覺印象的原理，聯(lián)合開發(fā)了無需用電池的新型人工耳蝸植入術(shù)；項目組成員哥廷根馬普研究所與萊卡公司合作，聯(lián)合開發(fā)了新的生物化學(xué)成像法，可增強(qiáng)對人體視覺系統(tǒng)的信號刺激，提高光學(xué)顯微鏡分辨率。

2.腦細(xì)胞信號控制研究 2008年在伯恩斯坦計算神經(jīng)科學(xué)合作項目框架下，圖賓根大學(xué)與伯恩斯坦弗賴堡研究中心等11家研究機(jī)構(gòu)，聯(lián)合承擔(dān)了人類腦信號控制機(jī)制研究項目。該項目利用高敏感度的磁場成像儀記錄人類大腦磁場活動，繪制出精確大腦活動區(qū)域腦電圖，并將其儲存在計算機(jī)上，通過比較分析得到人類大腦活動信號高分辨率的時空分布規(guī)律。項目研究人員研發(fā)適當(dāng)?shù)乃惴ǚ治鎏崛∧X信號信息，開發(fā)腦信號控制裝置，最終通過人腦和機(jī)器接口用于癱瘓患者治療。項目的研究成果使截癱患者康復(fù)有了新的希望：有一位癱瘓近一年的患者，在經(jīng)過三周新的腦信號控制治療方法訓(xùn)練后，已可以用手抓取一些輕小物品了。

3.視覺圖像認(rèn)知研究 作為2007年根據(jù)伯恩斯坦合作伙伴倡議組建的5個伯恩斯坦區(qū)域核心研究團(tuán)隊之一，不萊梅大學(xué)理論物理研究所開展了大腦視覺皮層信號刺激機(jī)制研究。視覺認(rèn)知是在很短或者很長時間段內(nèi)，神經(jīng)系統(tǒng)自適應(yīng)的一個動態(tài)過程。項目目標(biāo)是研究在不同時間尺度內(nèi)視覺神經(jīng)適應(yīng)機(jī)制的功能。研究人員建立了一個集成了神經(jīng)電路裝置的快速認(rèn)知自然圖像數(shù)學(xué)模型，并將模型模擬結(jié)果與實驗結(jié)果進(jìn)行比較研究，開發(fā)出了具有自適應(yīng)能力的視覺認(rèn)知系統(tǒng)。基于該系統(tǒng)通過利用微電極刺激獼猴神經(jīng)細(xì)胞，實現(xiàn)了簡單學(xué)習(xí)功能。在未來，該技術(shù)成果將可以在機(jī)器人認(rèn)知或X光與核磁共振圖像識別領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。