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。