一項能讓癱瘓病人重新動起來的研究繞過脊髓，連接大腦信號和肢體的無線系統

楊思敏 張薇

當大腦可以繞過脊髓，通過外界全新的“信息通道”直接給肌肉傳遞信號，癱瘓病人重新獲得靈活的關節和手指—這充滿未來感的醫療新科技并不是人們的幻想，在來自美國俄亥俄州的伊恩·伯克哈特（Ian Burkhart）身上，癱瘓不再是不可治愈的難題。

7年前，19歲的伊恩不幸遭遇海浪的襲擊導致頸椎脊髓損傷，他因此癱瘓，也失去了幾乎全部的手部運動能力。對于一個正值青年的小伙子來說，這無疑是毀滅性的打擊，直到2014年，在“神經旁路系統”（neural bypass system，NBS）技術的幫助下，一個微型芯片被植入他的大腦，他的手臂、手腕和手指，統統“復活”了。

脊髓損傷導致的截癱是因為傳遞神經控制信號的通路被損壞，肌肉無法接受由大腦傳遞的運動“命令”。這類神經損傷很難修復，想方設法繞過脊髓傳遞神經信號就成了科學家們研究的熱點。NBS是近年來備受科學界和醫學界矚目的新技術，它可以在大腦和手臂之間建立一條新的通道，讓患者恢復控制自身肢體運動的能力。這項研究始于2012年，由美國巴特萊紀念研究院和俄亥俄州立大學醫學研究中心共同開展。目前在紐約范因斯坦醫學研究院的查德·布頓（Chad Bouton）教授是該項目的主要負責人，他從伊恩受傷時就十分關注他，2014年，他推薦伊恩成為該項目的第一個參與者，并主導了恢復全程。

實驗的初期，研究員為伊恩播放手部運動的三維動畫，讓他想象自己在按照動畫做手部運動。接下來，布頓和他的同事們用fMRI（功能性磁共振成像）對伊恩的大腦進行掃描，確定了大腦皮層控制運動區域的精確位置。伊恩大腦中的芯片檢測到產生活動的腦電波，計算機通過一種特殊的算法將大腦信號解碼，再把神經脈沖轉化為電子信號，最后將這些信號轉繼到一個專門設計的“袖筒”上，上面的電極可以刺激手臂的肌肉。于是，伊恩就可以根據自身想法來對右臂進行自主控制。該設備不可以代替患者運動，卻可以“復活”癱瘓病人的肢體，作為醫療器械輔助患者“施令”，它有個很酷的名字—NeuroLife。

伊恩還記得，當他第一次穿戴NeuroLife設備并將手臂伸進袖筒時，他躍躍欲試地移動手肘，并成功地做出張開手掌和握拳的動作。“這一刻太神奇了！”他說。

2014年，查德團隊把芯片植入了伊恩的大腦，他成為了第一個可以通過自己的意念活動手指和手腕的癱瘓者，在當時已引起了媒體和科學界的大量關注。此前的突破中，伊恩已經可以拿起一只勺子，在適應了NeuroLife的操作方式之后，他可以完成更多動作了，包括接電話，攪拌飲料，刷信用卡，甚至在平板電腦上玩音樂類按鍵游戲。而且，通過數百次治療輔導，人與機器的多次訓練“磨合”，伊恩再想象某個手部運動時，算法就會識別出來，并驅動肌肉完成這個動作，算法和人類一樣有了“記憶”。

現在，這套系統已經成為了伊恩身體的一部分——伊恩使用得越頻繁，它就能從腦電波中學習更多，更加了解如何控制動作。研究者們希望這只是一切的開端，2016年，他們確認了另外4名測試NeuroLife系統的候選人，開始了新一代的實驗。查德教授在采訪中談到，希望將這套新技術繼續發展下去，最終使得腦中風、顱腦損傷等各種神經運動障礙的患者都能獲益。

2016年4月14日，相關研究論文刊登在了美國《自然》周刊上。文章中說，這項新型技術將發展成為一種連接大腦信號和肢體的無線系統，在未來，它將真正改變患者的生活。伊恩在一次采訪中說：“參與這項研究在身體上給我帶來了巨大改變，更重要的，是它給我的生活帶來了極大的希望。”