大腦之門

美國科學家預言，癱瘓病人不久將能夠用大腦經過外部電路控制自己的胳膊。

據英國《泰晤士報》2006年10月16日報道，美國羅得島州布朗大學的約翰·多諾古預言，今后5年內。通過大腦植入電子裝置的方法，可以讓高位截癱患者能夠用自己的手吃飯。多諾古教授是這一研究領域的先驅。他說，采用這種方法，已經使截癱患者能夠通過意志控制和移動電腦光標。不久這些患者就可以經過激勵鍛煉來恢復對自己肌肉的控制，用手拿起勺子給自己吃飯。

最初患者手臂活動的范圍很有限，但這項技術有潛力改變那些依靠他人喂食、洗漱和穿衣的脊索損傷患者的生活。多諾古教授說：“他們肯定還無法寫字和彈鋼琴。但是這是證明能夠恢復大腦和肌肉之間聯系的第一步。5年之內就可以讓這些患者做到生活自理，對此我十分樂觀。”

使用一種叫做“大腦之門”的裝置，讓患者大腦的神經傳遞信號繞過導致癱瘓的損傷的脊索，多諾古的研究團隊已經取得了令人驚奇的進展。這個裝置只有阿司匹林藥片大小，植入到大腦之后，可以記錄和傳送大腦中處理肢體運動過程的部分發出的電信號。

“大腦之門”裝置由一個4平方毫米大小的傳感器構成，從其中伸出100個像頭發絲一般細的電極，與大腦組織接觸，這些電極可以捕捉到神經元發出的電信號；把這個傳感器植入大腦中控制胳膊的運動神經皮層部分，大腦得到的信號送入計算機系統，利用軟件破解患者的意圖；在患者想著向左或向右移動胳膊時，軟件就會控制電腦光標做出相應的移動。雖然光標移動的精確性還達不到用手移動鼠標那樣精確，但研究人員正在改進解碼軟件，以提高精確性。

兩名植入這種裝置的患者情況在2006年7月英國《自然》雜志上發表后，人們普遍對此感到歡欣鼓舞。其中一名患者是25歲的馬特·納格爾，來自美國馬薩諸塞州。接受“大腦之門”植入手術后，在9個月的時間里，他就學會了移動光標，打開電子郵件，玩電腦游戲，甚至能夠控制一個簡單的機械臂。另一位患者是來自美國芝加哥的一名55歲的男性，他也已經能夠成功地操縱光標。

如今另外兩個患者的情況，進一步證實了“大腦之門”的潛力。2006年10月15日，在美國亞特蘭大召開的神經科學學術會議上，多諾古教授介紹了這兩名患者的情況。其中一名53歲的女性，由于腦干部位的中風，使她除了脖子和眼睛之外，身體的其他部位都無法移動，也不能說話。植入“大腦之門”后，她可以通過一個虛擬鍵盤移動光標來和他人交流。此前她只能通過“眼睛鍵盤”來表達自己的想法，即用眼睛盯著一個字母，直到協助者判斷出是哪個字母。

另一名患者患有肌萎縮性脊髓側索硬化癥，這種病導致患者運動神經的損傷。著名物理學家霍金患的也是這種病。經過植入治療后，這名患者也學會了控制電腦光標。很多科學家對此感到吃驚，因為通常認為這些患者的大腦損傷是無法恢復的。多諾古教授還在研究改進“大腦之門”系統軟件的方法，使患者擁有更好的控制能力，并把這種方法與已有的能夠鍛煉癱瘓患者肌肉的功能性電子激勵(FES)技術結合起來。

FES技術利用電流，人為地促進肌肉的緊張和松弛。一位腰部以下癱瘓的患者采用這種方法治療后，已經能夠站立起來。多諾古教授現在和美國克利夫蘭凱斯西儲大學的FES專家合作，利用“大腦之門”獲得的信號，控制患者胳膊上的FES裝置，讓胳膊能夠自主運動。

“我們的計劃是把‘大腦之門’和FES系統結合在一起，我們預想這一過程要花5年時間完成。”多諾古教授說，“我們的計劃是讓四肢癱瘓患者，能夠有一只胳膊和手通過大腦和FES系統恢復功能。我們的目標是讓患者能夠自己使用勺子，能夠自己吃飯。考慮到‘大腦之門’已經起到的作用，我們認為這是可以實現的。現在這項實驗還處于初期階段，我們只需要把這兩部分結合到一起，使患者恢復適度的運動功能。”

他說，即使只能實現十分有限的運動功能，也可以顯著改善高位截癱患者的生活質量；畢竟使用自己的胳膊，要比控制一個機械裝置方便得多。

“四肢癱瘓患者最希望的是能夠自己吃飯，”他說，“有個人曾對我說，‘我只想撓撓自己的鼻子’。這些簡單的事情可能不需要過于復雜的技術。由于中風或其他病癥而無法用語言溝通的患者，可以用手通過電腦來傳遞信息。他們可以利用特殊的軟件，通過電腦向醫生描述自己的感覺和癥狀。”

對于患者莉斯·馬丁來說，如果她的手和胳膊能夠再次動起來，她最想做的事情之一。就是撓一撓臉上發癢的地方。57歲的馬丁女士以前是英國斯特靈郡消防隊的電話接線員，1991年的一次車禍導致她癱瘓。每天早上起床時她需要兩個人的幫助才能離開床。她借助一個通過下巴控制的電動輪椅四處移動，乘坐一輛改造過的面包車出行。

“正常人意識不到，臉上的一點搔癢就會讓你發瘋，”馬丁說，“一只黃蜂或是什么東西來到你附近，你只能像個木頭人那樣坐在那里，什么事情也做不了。如果能做類似打開電腦或開燈這樣簡單的事情，就能夠改變我的生活。如果我能夠接聽電話，事情就大不一樣了。”她說如果能夠讓她重新抬起胳膊，她會認真考慮做“大腦之門”的植入手術。

“我很關心新技術的進展，但我首先要搞清楚這是怎么回事。”她說。

馬丁女士除了身體無法動彈之外，她是個活躍的人物。她是英國脊髓損傷協會理事會成員，參加過幾次醫學學術會議，還在英國開放大學從事健康和社會看護領域的研究。馬丁在健康看護的幫助下，定期進行一定運動量的鍛煉，以維持關節的正常功能，避免肌肉萎縮。

“我每天早上都進行身體鍛煉，”馬丁說，“這樣可以保持我的關節、胳膊和腿的狀況良好，以便有朝一日我還能夠再度使用它們。”

“大腦之門”在將來還可能用于建立更為復雜的肌肉控制，或許還可以用于其他神經系統疾病的診斷和治療。因為這種裝置可以有效地記錄大腦特定部位發出的信息，所以它可以用于監測癲癇患者的腦部信號，對可能的發作做出預警。

“‘大腦之門’可以探測大腦信號的變化，預測可能的癲癇病發作。”多諾古教授說，“患者可能正在開車，這種裝置能夠在一個小時前發出預警，因此患者可以把車停好，確保在疾病發作的時候不會發生任何其他危險。”