为贯彻教育部关于“坚持科教融合、加强科研育人”的精神，落实学校提出的“开辟培养拔尖创新人才的路径，重视学生在学习中的可塑性，将学生的志趣、兴趣与有计划地培养项目相结合”的要求，进一步强化科研育人，推进高水平科研支撑高质量本科人才培养，生命科学与技术学院推出了面向脑科学与类脑智能的科研青苗培育“脑智明珠”计划。该计划以尧德中教授领衔的神经工程与神经数据团队为主体，依托神经信息教育部重点实验室，以探索脑科学这一“科学皇冠上的明珠”为目标，引领优秀本科生探寻人类认识自然的“最后疆域”。
一、 面向脑科学与类脑智能的脑智明珠计划
“脑科学是科学皇冠上的明珠”，受到了全球科学家和各国政府的极大关注，进而引发了脑科学与类脑智能的全球性研究热潮。尧德中教授带领的神经工程与神经数据研究团队以脑科学+信息科学为特色，以国家重大需求为指引，围绕脑功能与脑疾病的信息学基础问题，以介观尺度的无创脑信息为着力点，创新脑信息获取方法，同时发展新的干预调控信息输入方法（神经工程），并用于对脑功能和脑疾病的信息学机制研究（神经成像）；同时借助计算科学和数理科学的理论与方法，对多模态、多尺度的脑信息进行建模分析，发展新型类脑智能技术（类脑智能）。
以此为基础的“脑智明珠计划”由最富有吸引力的“通关项目”引领重要的“核心课程”，紧密结合“理论基础+技能训练”，培训学生科研能力，接受科研素养熏陶，实现综合能力提高。
核心课程
为了奠定通关项目理论基础和工程训练能力，开展以项目导向的脑科学及类脑智能的基础教学和技能实训课程，贯彻探究式小班教学、聆听国际国内大师报告等多措并举的学习模式，激发学生的学习热情，提升核心课程体系的教学质量，革新现行培养方案。
通关项目
筛选了脑科学和类脑智能研究中趣味性强和展示度高的科研课题，融入本科教学环节中，鼓励学生自由探索未知领域。随着学习阶段的深入，逐步增加项目难度，给予学生充分的自我挑战，成就卓越的大学生涯。
二、 实施方案
1）核心课程
五门理论课程包括“认知神经科学概论”，“脑智认知的解剖基础”，“脑智认知的生理基础”，“脑智信息分析”，“脑智系统开发”。同时也包含五门实际动手操作培训性实验课程：“心理实验实训”，“脑影像分析实训”，“脑电分析实训”，“脑神经建模实训”，“EEG检测/脑机接口技术实训”。
采取层级递进的课程模式：第一阶段以脑智相关基础及实验为核心，以激发学生的学习兴趣；第二阶段以脑智信号处理及系统设计为核心，以磨炼学生的实践技能；第三阶段以围绕脑智机制、脑智系统等板块开展探索研究为核心，着力启动人生的“明珠”旅程。
2）通关项目
以“激发潜能，个性发展”为目标，筛选出吸引学生、具有挑战性的“通关项目”。每个项目均贯穿于大一下至大四的七个学期，分“初、中、高”三个阶段实施，逐步进阶。后续阶段依赖前一阶段成果，各阶段综合应用相应阶段课程知识点，最终由学生发挥创新设计，完成一个兼具深度和展示度的项目成果。在“初级阶段”，教授学生的基础理论和工程知识，培养学生自主学习的能力和分析问题的能力。在“中级阶段”，培养学生使用现代工具的能力，以及培养学生设计和开发解决方案、项目管理的能力。在“高级阶段”，着重培养学生的创新、研究、沟通和展示的能力。
本项目的4个通关项目群包括“动物脑编解码项目”、“脑机接口与脑功能增强项目”，“类脑智能探索项目”，“脑-音乐交互项目”。
项目1：动物脑编解码项目。指导老师组为夏阳教授以及陈科和李建福老师。本项目在学生学习的脑智结构和脑智生理等理论课程基础上，聚焦视觉生理与疾病机制、癫痫与AD疾病的干预与调控技术，运用多通道在体记录技术、光遗传学和化学遗传学等调控技术，研究动物在生理与疾病状态下脑信息编解码机制。本项目包含动物电生理学实验技术与神经信息处理技术两部分。其中电生理实验技术包括多通道电极植入、在体记录与调控技术；神经信息处理包括神经脉冲信号和场电位信号处理。第一阶段：在了解大脑基本解剖和生理基础上，掌握动物神经信息获取的实验技术；第二阶段：掌握动物神经调控技术；第三阶段：寻找大脑生理和疾病相关科学问题，设计实验研究动物的脑编解码机制。
图1 动物脑编解码项目
项目2：脑机接口与脑功能增强项目。指导老师组为刘铁军教授、宫殿坤副教授、秦云讲师。本项目在学生前期所学的认知神经科学与神经生理学课程的基础上，运用医学仪器原理、医学信号处理与分析等方法设计并实现一种脑-外界的交互系统，并结合多元刺激手段实现注意、感觉运动等功能增强。本项目包含硬件相关的神经电信号采集、刺激及反馈平台，和软件相关的现代信号处理、模式识别等技术。第一阶段：了解大脑的基本功能和认知基础，掌握认知实验范式和实验技能，熟悉脑机接口实验流程，完成脑机接口典型范式以及信号的离线处理，实现对大脑活动的解码；第二阶段：掌握脑电信号分析方法，熟悉数据分析工具的使用，掌握模式识别算法与神经建模方法，实现脑机交互在线控制与反馈流程；第三阶段：掌握脑机交互实战与测评方法，完成脑机交互系统设计并搭建软硬件平台，结合多元感官刺激和电刺激等技术，实现特定认知功能的增强。
图2 脑机接口与脑功能增强项目
项目3：类脑智能探索项目。指导老师组为徐鹏教授、郭大庆教授、董立副研究员、李发礼副研究员。本项目将在学生前期学习的基础上，进一步关注不同尺度上（微观、介观与宏观）、中枢神经系统内各协同作用脑区之间的同步耦合关系，运用生物医学信号检测与处理、大脑网络构建与分析、特征提取与建模等方法实现基于大脑认知功能启发的类脑智能技术发展。本项目包含脑电网络分析与处理、计算神经模型仿真与实现、类脑智能技术发展等几部分内容，旨在通过对不同尺度上的大脑信息加工网络模式的有效挖掘，指导类脑智能技术的发展，并将其应用于情绪等监测过程。第一阶段：了解脑电及脑电网络、计算神经模型的相关知识，学习大脑高级认知功能的神经生理学基础（如情绪、记忆、注意等），掌握认知相关实验范式与实验数据采集技巧；第二阶段：学习脑电信号的处理流程、掌握脑电网络的构建与分析、计算神经模型的仿真与实现方法，并熟悉脑电数据的采集与分析工具的使用；第三阶段：学会挖掘不同尺度下大脑信息加工过程的网络结构，掌握发展类脑智能技术的新方法，熟悉相关技术在不同场景中的应用，比如情绪监测等。
图3 类脑智能探索项目
项目4：脑-音乐交互项目。指导老师组为罗程教授、赖永秀副教授、卢竞讲师。该项目围绕脑与音乐交互的主题设计，既涵盖了科学问题探索，也涉及到了工程应用实践。参与本项目的同学不仅可通过行为、脑电和磁共振等实验探索音乐认知与音乐干预的脑机制，还可利用脑信息生成脑波音乐并设计神经反馈系统。该项目充满趣味性，吸引学生进入脑与音乐交叉互融的世界，探索音乐这一人类文化瑰宝在大脑中的产生机制及生理反馈应用。第一阶段：以“脑是如何理解音乐的”为起点，引导学生了解大脑的基本功能和认知基础，研讨磁共振和脑电处理技术，并可开展音乐认知相关的脑影像实验，本阶段的主要让学生了解项目的整体知识构架并初识脑信息数据；第二阶段：以“如何利用脑信息生成音乐”为进阶，探讨利用脑电等生理信号生成音乐的脑波音乐算法，并在此基础上设计神经反馈系统，本阶段着重搭建音乐与脑信息间的桥梁，让学生感受科学与艺术融合的魅力；第三阶段：以“音乐如何让脑保持优雅”为终极，通过开展音乐干预脑的应用研究，让学生了解精神疾病和脑老化等基础知识，并完成音乐干预实验的设计、操作和脑信息数据处理，本阶段旨在培养学生整体科研思维，体会音乐与脑的“优雅共舞”。
图4 脑音乐交互项目
三、 进度安排
在整个大学四年的课程进度安排上，项目采取层级递进模式：
第一阶段以脑智相关基础及实验为核心，激发学生的学习兴趣；
第二阶段以脑智信号处理及系统设计为核心，以磨炼学生的实践技能；
第三阶段围绕脑智机制、类脑系统等体系探索研究，着力启动人生的明珠之旅。
具体安排如下:
第1学期，宣传、宣讲；招募选拔；通关项目分组入门
第一阶段：脑智基础；特色：侧重基础，引领兴趣
第2学期，认知神经科学概论（课程）+ 心理实验实训（实验）
第3学期，脑智认知的解剖基础（课程）+ 脑影像分析实训（实验）
第4学期，脑智认知的生理基础（课程）+ 脑电分析实训（实验）
第二阶段：脑智方法；特色：方法训练，夯实技能
第5学期，脑智信息分析（课程）+ 脑神经建模实训（实验）
第6学期，脑智系统开发（课程）+ EEG检测/脑机接口技术实训（实验）
第三阶段：脑智研究；特色：科研训练，科学素养
第7-8学期，每个成员完成1个项目的科研实训的高级阶段。
四、 实施举措
教学对象：立足生命学院，面向全校招收对脑科学及类脑智能感兴趣的优秀学生，组建精品小班，限≤20人/年。强调科研课题的趣味性、前沿性、先进性，引导学生有梦想，有学术情怀。
课程性质：以公选课形式设置课程（每个课程：1.5学分 /16学时；每个实验：3学分/32学时），灵活抵扣学生现有方案的选修课学分。
课程内容：保障内容的实用性和前沿性；每学期进行课程内容优化，保持与最新研究进展同步，确保学生受到最前沿的研究培育和熏陶。实践项目保持年年有更新。
教学模式：教师可在大纲框架内与时俱进地调整教学内容；邀请校内外知名专家穿插讲学；每门课程配备多名研究生助教，加强实战辅导。优先支持申请学校创新创业项目。
考核模式：基于项目形成报告/学术论文/毕业论文；项目导师组考评
预期收获：资助部分优秀学生参加学术会议，展示学术成果；组队参加BME等国内国际竞赛；基于科研经历和论文，推荐名校深造；通关成功，获取相应荣誉证书。
进入退出机制：
五、 申请及选拔
申请条件：对脑科学及类脑智能感兴趣的大一、二学生，学业成绩优秀。
选拔流程：报名、面试
六、 报名方式
时间节点：2020年12月31日前
小程序报名：微信扫描下方二维码，填写个人信息报名
