计算精神医学pdf/doc/txt格式电子书下载

书名：计算精神医学pdf/doc/txt格式电子书下载

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作者：季卫东,师咏勇等编

出版社：人民卫生出版社

出版时间：2018-11-01

书籍编号：30611618

ISBN：9787117266994

正文语种：中文

字数：270464

版次：

所属分类：科学新知-医学

版权页

图书在版编目（CIP）数据

计算精神医学／季卫东，师咏勇主编．—北京：人民卫生出版社，2018

ISBN 978-7-117-26699-4

Ⅰ．①计…　Ⅱ．①季…②师…　Ⅲ．①神经科学-计算机科学　Ⅳ．①Q189

中国版本图书馆CIP数据核字（2018）第102029号

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计算精神医学

主　　编：季卫东　师咏勇

出版发行：人民卫生出版社有限公司
　　　　　　　人民卫生电子音像出版社有限公司

地　　址：北京市朝阳区潘家园南里19号

邮　　编：100021

E - mail：ipmph@pmph.com

制作单位：人民卫生电子音像出版社有限公司

排　　版：人民卫生电子音像出版社有限公司

制作时间：2019年4月

版 本 号：V1.0

格　　式：mobi

标准书号：ISBN 978-7-117-26699-4

策划编辑：贾旭

责任编辑：贾旭

打击盗版举报电话：010-59787491 E-mail：WQ @ pmph.com

注：本电子书不包含增值服务内容，如需阅览，可购买正版纸质图书。

编者名单

主　　编

季卫东　师咏勇

副主编（按姓氏笔画排序）

汪小京　张展星　张瑞岭　彭代辉

编　　者（按姓氏笔画排序）

王　丹　卢文联　师咏勇　朱云程　孙复川　李　婷　李　煜

李志强　邱美慧　汪小京　沈佳薇　张展星　张瑞岭　季　婕

季卫东　彭代辉

前言

历经3年撰写、凝聚了多位学者心血的《计算精神医学》终于完稿了，这应该是我学习和工作生涯中最值得纪念的一件事情。

还记得10余年前，开始通过期刊和网络关注到计算科学和精神医学的发展结合、动向，自己所做的研究也恰巧涉及计算精神医学的边缘，但当时对“计算精神医学”概念的内涵、外延都不是很清晰。随着分子技术、脑影像技术和人工智能的飞速发展，多学科融合后产生的新兴学科愈来愈多，有力推动了相关领域的突破进展，如多种复杂疾病通过计算数学模型可揭示疾病的发病机制和治疗预后趋势。2012年偶然和中国医学科学院孙复川教授畅谈，孙教授从事神经科学与信息科学相交叉的学科—生物控制论方面的研究，尤其在眼运动系统（包括瞳孔、眼球运动及晶状体等控制机制）研究和生物医学电子信号检测与处理方面多有建树，一番促膝长谈，我们共同产生了探索“计算精神医学”的念头。随后，我和孙教授共同参与了《神经信息学和计算神经科学》部分章节的撰写，这期间孙教授严谨的学术态度和敏锐的学术思维，对本书的撰写给予了极大的帮助。

分子生物学、分子影像学、计算神经科学和计算心理学的发展已经为精神医学新一轮的突破打下坚实基础。回顾精神医学发展史，从当初的精神神经科学到现在的独立学科，从当初的以药物治疗为主发展到药物—心理—物理—康复综合治疗模式，但我们也清晰地看到，精神医学的发展滞后于其他学科的发展，新的诊断系统主要仍依靠临床现象学。我们发现了很多和精神疾病有关的基因位点、神经心理、神经免疫和神经内分泌等方面的改变，但目前这些依然不能成为“金标准”（Gold standard）。或许，我们已经触摸到“大象”真实的一部分，只是需要强大的工具来整合现有的以及未知的信息，这个强大的工具便是计算精神医学。有了它的帮助，我们距离打开眼罩、昭然若揭的时刻便不远了。

由于计算精神医学属于交叉、边缘学科，相关文献各有千秋，需要由复合型人才去组织、整理和系统化，因此，本书的撰写也颇费周章。在此感谢上海交通大学贺林院士和上海市精神卫生中心徐一峰教授在百忙之中为本书作序；感谢上海纽约大学汪小京校长，他在计算神经科学领域的研究成果为计算精神医学的发展指明了方向；感谢人民卫生出版社贾旭编辑，他对本书的撰写、出版给予了很多鼓励、帮助；感谢上海交通大学师咏勇教授共同执笔撰写计算精神医学发展趋势；感谢本书的每一位作者，大家都是各个领域的翘楚，正是他们的用心参与，才有《计算精神医学》之大成。

“精卫衔微木，将以填沧海。”希望《计算精神医学》的出版能对精神卫生事业发展有些许促进，为大家提供新的思路和参考。鉴于作者能力有限、计算科学发展迅猛，书中若有不妥之处，还望各位指正、海涵。

是为前言。

季卫东

2016年3月于长崎大学

序一

最吸引人、最永恒的神话之一是电影《黄金时代》描述的那个神创造的无忧无虑、也未认识到疾病、衰老和死亡的时代。但科学的证据表明，疾病比人类更古老，而且会和人类“相伴到永远”。如何消除疾病、远离衰老也就成为人类不断探究世界的永恒动力。

大脑是人类身体上最复杂的器官，是迄今为止唯一未能成功移植的器官，也是我们人类尚未清晰认识的器官，它的很多超微结构、具体功能依然是个谜。其实就像很多神经科学家指出的，我们的大脑里有个自己的世界（internal world），我们错以为它就是真实世界本身，其实它只与真实世界相切，它试图通过反应、计算，模拟真实世界。

心理学与计算科学的渊源颇深，两者之间相互启发促进由来已久。概因人脑与电脑，一碳一硅，本身就有很高的可比性。人工智能学科的奠基人之一——赫伯特·西蒙（Herbert Simon），既是心理学家也是计算机科学家，他因为心理学和计算科学方面的成就获得过诸多荣誉。从某种意义上来看，人脑的根本功能是计算，无论你喜不喜欢数学，也无论你是情感丰富还是理智丰富，本质都是计算，这种计算不是简单的数学计算，而是“大数据”的计算。因此对大脑认知的理解脱离不了数学模型，因为大脑就是靠着对数学模型的喜欢，进而模拟世界、把握人生。

计算科学对医学尤其是神经科学的影响堪称深远，计算心理学和计算神经信息学的快速发展为精神医学打下了坚实基础。说到底，科学要有能够预知未来的能力，而计算精神医学有可能会帮助整个精神医学插上预言的翅膀。

工作内容不在于多，而是在于实和精。《计算精神医学》内容精炼、实用，它的出版无疑将为精神医学和神经科学乃至交叉科学领域研究人员提供新的参考、新的思路，希望中国的精神神经科学发展越来越好！

2016年于上海

序二

在我看来，自克雷丕林提出精神疾病临床分类学原则、布鲁勒建立精神分裂症概念以来，精神医学就进入了一个漫长的冰河期，漫长到它的兄弟们，即临床医学的其他分支逐渐远去、疏离。其间虽然有些小的回暖，比如20世纪50年代发展起来的精神药物，但总体说来，100多年前以临床观察为基础的诊疗原则直到现在还起着非常重要的影响。其中最主要的原因在于，精神活动是人类这个地球统治者有别于其他所有生物最重要的特征，也是最难研究的客体，包括1000亿个神经元的大脑，是比宇宙本身还要复杂的系统，无法借助任何一种工具单独破解，甚或在某种程度上接近破解它的活动奥秘，更不用说解决人类的终极哲学问题——我们的灵魂来自哪里？精神科医师是唯一主要或完全依靠临床症状进行精神疾病诊断治疗活动的医生，缺少可度量的客观指标一直以来是其他同行，以及社会大众对这门学科诟病的重要根源。想要更好地治疗精神疾病，精神科医师需要对大脑作为一个系统表现出精神失常有更深地了解。即使后来有了药物，并能有效治疗一些病人，并且精神科医师对药物机制有所了解，比如抗精神病药物通过降低脑内特定部位多巴胺浓度减少或消除了幻听，但还是不知道为什么会产生如此药效。由于并不真正了解精神疾病，在疾病疗效和临床结局上缺乏预测效度，所以很难治愈像精神分裂症或孤独症这样的精神疾病，更常见的情形是在一堆药物或治疗选择中通过试错法，希冀找到一种可能帮到病人的办法。这也就不难理解，今天为何全球许多大的制药厂商相继退出中枢神经系统领域的新药研发。

现代精神医学寻求精神疾病的生物学基础，已经发现一些与疾病相关的分子和结构改变，但从分子水平到临床实体如精神分裂症或抑郁症形成（在药物则是从受体功能到行为改变），还缺乏合适的中间层面的解释桥梁，这需要不同尺度的描述：生理学（突触和神经活动）、神经化学（神经递质及其功能）和认知心理学（强化学习和决策）。

借助于近年来超级计算机、认知神经科学，特别是功能磁共振影像等技术的发展，对实时海量数据的处理已具备现实可能性。计算精神医学起先是由世界各地的神经科学研究者们通过数据分析和理论工作，利用计算机建模（计算机模拟）来推断精神病人可观察到的行为及脑活动的产生机制，试图模拟人的大脑神经和认知现象。而想要做到上述这一点，则可以借助于脑影像、遗传等研究获得的大数据，对大脑特定神经回路进行计算机模拟，发现的机制有助于找到治疗精神疾病的新策略。

计算精神医学是脑科学全新的热点研究领域，全球意义上的第一次计算精神医学大会2013年在迈阿密召开。计算精神医学被称为是“年轻人的游戏”，鉴于在某些精神疾病如创伤后应激障碍中已经应用虚拟现实（virtual reality）进行治疗，这么说倒也不算不恰当；同时，它还是一门年轻的学科，向主要由药物和心理治疗构成的传统精神医学吹去了一股新风。就个人的肤浅理解，它是还原论和系统论相结合的研究哲学在精神疾病中雄心勃勃的尝试。其来势迅猛，引人瞩目，但学科内部尚待解决的问题还有不少，所以现在还不能断言精神医学的春天已经到来。

《计算精神医学》作为国内这一领域的第一本专著，因其显而易见的多学科性质，由非精神科医师主编，由来自国内遗传学、神经科学、计算机、精神医学等领域专家共同编撰，赋予了传统精神医学全新的视角。它的出版无疑将会促进相关领域专业人员，包括精神科医师，加深对精神疾病的理解，为诊疗模式改变带来潜在的革命性影响。

徐一峰

中国医师协会精神科医师分会　前任会长

中国医院协会精神病医院管理分会　主任委员

2015年春节于上海

第一章　计算精神医学概论

大脑是主管认知、情感以及行为功能的生物器官，大脑系统的异常可以导致精神疾病，如精神分裂症、抑郁症、自闭症，等等。人类的大脑极为复杂，由多层次相互连接的神经通路（neural circuit）和丰富的反馈环路（feedback loop）组成盘根错节的神经网络（neural network）。因此大脑的结构和功能无法只用直观得来的数据加以解释，实验若没有理论相扶持也难以真正解释大脑是怎么工作的。

近年来，理论科学家、计算科学家与实验科学家和临床医生合作，开始用理论和计算模型与实验密切互动，研究神经通路如何产生灵活多变的行为，以及神经通路的受损如何引起精神疾病的症状。由此，“计算精神医学（computational psychiatry）”这个跨学科的新领域诞生。

在这里，让我们首先定义一下这个新学科。“计算精神医学”是“计算神经科学（computational neuroscience）”应用到行为研究和精神病学的分支。那么，什么是“计算神经科学”呢？就是用计算机科学的手段来研究神经系统。一般是根据数学物理的理论建立被研究系统的模型，进而做出对该系统的解析和预测。成功的计算科学，需要理论学科与实验学科自始至终的密切合作与互动，从用理论指导实验的设计，选择相应的约束条件及参数来建构模型，到在实验中检验模型假说的真伪，分析神经科学实验的结果，不断用实验结果反馈回来调整模型，最后达到对该系统的深入理解并做出最接近生物基础的结论和预测。

本文的目的是概述计算神经科学在精神医学研究里的基本理念和应用。

第一节　引言

1988年可以说是计算神经科学发表“宣言”的一年。Sejnowski等发表在《科学》上的这篇“宣言”里提到，这一新兴跨学科研究领域的诞生有3个历史因素：①神经科学的研究进展产生了大量的神经生理数据；②新型计算机具有足够的能力进行神经模型模拟；③简化的大脑模型的引入，使对复杂神经通路功能的研究成为可能。自那时起，以上3个方面取得的巨大进步从根本上改变了计算神经科学，甚至整个神经科学的研究景观。

值得一提的是，1988年，计算神经科学的重点仅限于早期感觉系统，那是因为当时的实验手段对研究大脑的许多高级功能还束手无策。近年来，随着单细胞记录技术、脑成像技术及计算神经科学手段的发展，对高级认知功能神经机制的研究才有了飞跃的发展。例如在猴子作抉择时，我们可以用电生理手段测量到与其选择相关的单个神经元的电信号，也可以对其做脑功能成像（functional magnetic resona

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