人脑是自然界中最复杂的系统之一，对其结构和功能的理解被认为是人类认识自身和自然的“终极疆域”。神经外科作为唯一能接触和操作活体人脑的学科，应积极主动站位中国“脑计划”，在脑科学的研究中发挥生力军的作用。值得注意的是，当前神经外科参与脑科学研究过于简单化、非系统化，需要加强科学设计以及加强医工、医研合作。借鉴教育学中的概念，我们思考神经外科需从“STEM”即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、医学（Medicine）四个层面全方位进行脑科学研究。

1. 科学（Science）层面  对人脑工作机制的理解是脑科学研究中最基础性的科学问题，包括脑基本功能（运动、视觉、听觉等）和高级认知功能（认知、学习、情绪、意识等）的神经基础等底层的科学问题。首先，神经外科的脑疾病患者常常有神经功能和高级认知功能的改变，这些为研究不同状态脑功能改变机制提供了疾病模型，为研究人脑的工作机制提供了因果关系的证据，可以检验动物研究及其他学科的脑研究准确与否。其次，在神经外科手术中需要切除部分脑组织达到治疗的目的，在这个过程中，可以结合基础研究的成果，对脑工作原理进行验证与再认识。因此，在神经外科在参与脑科学的研究过程中，应该充分发挥在脑认知功能研究中的临床优势，围绕深层次的科学问题，实现对基础科学研究成果的补充和强化。

2. 技术（Technology）层面  脑科学相关新技术的研发对于推进脑研究是必不可少的，这些技术包括脑调控技术、病毒示踪技术、超高分辨率成像技术、高维度大数据分析技术等。神经外科可以利用神经影像、术中电刺激和颅内脑电等技术优势从多空间尺度进行脑功能研究，成为当前脑科学研究一个新的生长点。首先，在宏观尺度上，可以利用多模态神经影像技术对人脑结构、功能、代谢、灌注等进行刻画，了解正常生理和病理状态下不同脑区及其连接的特征属性。其次，在神经外科清醒开颅手术中，利用电生理技术，对大脑皮层和皮层下传导束进行电刺激，目前被认为是脑功能验证的“金标准”。再者，神经外科特有的颅内脑电技术包括皮层电极和脑深部电极，具有精细的空间分辨率和高时间分辨率，为脑研究提供了时机。最后，需要指出的是，需进一步将基础脑科学研究中的革新技术如光遗传学、类脑计算、纳米技术、新型神经调控技术、合成生物学技术等应用于神经外科领域，推动神经外科在脑科学研究中的原创性发现。

3.工程（Engineering）层面  脑科学研究中的新技术和新设备应用于临床前需要工程上的革新，神经外科需要重点参与脑机接口的工程层面研发。脑机接口通过解码人脑神经活动信息，构建大脑与外部世界的直接信息传输通路。当前诸多脑疾病患者的神经功能障碍无法得到有效康复，发展脑机接口技术可能为这些患者带来福音。神经外科可以利用自身的优势，打开颅骨为脑机接口提供除了头皮脑电信号以外的高信噪比颅内脑电信号。因此，神经外科应以临床需求为导向，联合类脑技术领域、工程学领域的技术力量，研发新型的微创甚至无创的脑机接口设备，提高脑机接口设备的精准度、易操控性和抗干扰能力，赋予脑机接口设备深度学习、人机协同、自主操控等新特征，以满足临床需求。

4. 医学（Medicine）层面  据WHO报告，脑疾病所带来的社会经济负担已超过心血管疾病和癌症，抑郁症、阿尔茨海默病等脑疾病已成为普遍关注的社会问题。因此，神经外科在参与脑科学研究过程中，应以这些重大脑疾病的诊治为临床导向。一方面争取寻找出重大脑疾病预警和早期诊断的生物学标志物，包括基因学检测、血液和脑脊液等生物学标本的分子检测、神经影像的特征等；另一方面，在临床转化上利用新型的药理、生理和物理调控技术（如声、光、电、磁等）进行治疗或延缓脑疾病进展。值得注意的是，基础研究的临床转化并非易事，需要依赖于从科学、技术、工程方面的探索和研发，需要多学科的交叉融合和支持，才能获取对大脑的新认识、脑疾病治疗的新方法。

总之，神经外科应该抓住当前脑科学研究前所未有的发展机遇，发挥自身的学科优势，在符合医学和社会伦理的基础上，围绕“科学、技术、工程、医学”的STEM研究主线重点布局，力争在中国“脑计划”研究中发挥生力军的作用，为中国脑科学事业贡献力量！