一项能让瘫痪病人重新动起来的研究绕过脊髓，连接大脑信号和肢体的无线系统

杨思敏 张薇

当大脑可以绕过脊髓，通过外界全新的“信息通道”直接给肌肉传递信号，瘫痪病人重新获得灵活的关节和手指—这充满未来感的医疗新科技并不是人们的幻想，在来自美国俄亥俄州的伊恩·伯克哈特（Ian Burkhart）身上，瘫痪不再是不可治愈的难题。

7年前，19岁的伊恩不幸遭遇海浪的袭击导致颈椎脊髓损伤，他因此瘫痪，也失去了几乎全部的手部运动能力。对于一个正值青年的小伙子来说，这无疑是毁灭性的打击，直到2014年，在“神经旁路系统”（neural bypass system，NBS）技术的帮助下，一个微型芯片被植入他的大脑，他的手臂、手腕和手指，统统“复活”了。

脊髓损伤导致的截瘫是因为传递神经控制信号的通路被损坏，肌肉无法接受由大脑传递的运动“命令”。这类神经损伤很难修复，想方设法绕过脊髓传递神经信号就成了科学家们研究的热点。NBS是近年来备受科学界和医学界瞩目的新技术，它可以在大脑和手臂之间建立一条新的通道，让患者恢复控制自身肢体运动的能力。这项研究始于2012年，由美国巴特莱纪念研究院和俄亥俄州立大学医学研究中心共同开展。目前在纽约范因斯坦医学研究院的查德·布顿（Chad Bouton）教授是该项目的主要负责人，他从伊恩受伤时就十分关注他，2014年，他推荐伊恩成为该项目的第一个参与者，并主导了恢复全程。

实验的初期，研究员为伊恩播放手部运动的三维动画，让他想象自己在按照动画做手部运动。接下来，布顿和他的同事们用fMRI（功能性磁共振成像）对伊恩的大脑进行扫描，确定了大脑皮层控制运动区域的精确位置。伊恩大脑中的芯片检测到产生活动的脑电波，计算机通过一种特殊的算法将大脑信号解码，再把神经脉冲转化为电子信号，最后将这些信号转继到一个专门设计的“袖筒”上，上面的电极可以刺激手臂的肌肉。于是，伊恩就可以根据自身想法来对右臂进行自主控制。该设备不可以代替患者运动，却可以“复活”瘫痪病人的肢体，作为医疗器械辅助患者“施令”，它有个很酷的名字—NeuroLife。

伊恩还记得，当他第一次穿戴NeuroLife设备并将手臂伸进袖筒时，他跃跃欲试地移动手肘，并成功地做出张开手掌和握拳的动作。“这一刻太神奇了！”他说。

2014年，查德團队把芯片植入了伊恩的大脑，他成为了第一个可以通过自己的意念活动手指和手腕的瘫痪者，在当时已引起了媒体和科学界的大量关注。此前的突破中，伊恩已经可以拿起一只勺子，在适应了NeuroLife的操作方式之后，他可以完成更多动作了，包括接电话，搅拌饮料，刷信用卡，甚至在平板电脑上玩音乐类按键游戏。而且，通过数百次治疗辅导，人与机器的多次训练“磨合”，伊恩再想象某个手部运动时，算法就会识别出来，并驱动肌肉完成这个动作，算法和人类一样有了“记忆”。

现在，这套系统已经成为了伊恩身体的一部分——伊恩使用得越频繁，它就能从脑电波中学习更多，更加了解如何控制动作。研究者们希望这只是一切的开端，2016年，他们确认了另外4名测试NeuroLife系统的候选人，开始了新一代的实验。查德教授在采访中谈到，希望将这套新技术继续发展下去，最终使得脑中风、颅脑损伤等各种神经运动障碍的患者都能获益。

2016年4月14日，相关研究论文刊登在了美国《自然》周刊上。文章中说，这项新型技术将发展成为一种连接大脑信号和肢体的无线系统，在未来，它将真正改变患者的生活。伊恩在一次采访中说：“参与这项研究在身体上给我带来了巨大改变，更重要的，是它给我的生活带来了极大的希望。”