楊思敏 張薇

當(dāng)大腦可以繞過(guò)脊髓，通過(guò)外界全新的“信息通道”直接給肌肉傳遞信號(hào)，癱瘓病人重新獲得靈活的關(guān)節(jié)和手指—這充滿未來(lái)感的醫(yī)療新科技并不是人們的幻想，在來(lái)自美國(guó)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(dǎo)致頸椎脊髓損傷，他因此癱瘓，也失去了幾乎全部的手部運(yùn)動(dòng)能力。對(duì)于一個(gè)正值青年的小伙子來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是毀滅性的打擊，直到2014年，在“神經(jīng)旁路系統(tǒng)”（neural bypass system，NBS）技術(shù)的幫助下，一個(gè)微型芯片被植入他的大腦，他的手臂、手腕和手指，統(tǒng)統(tǒng)“復(fù)活”了。

脊髓損傷導(dǎo)致的截癱是因?yàn)閭鬟f神經(jīng)控制信號(hào)的通路被損壞，肌肉無(wú)法接受由大腦傳遞的運(yùn)動(dòng)“命令”。這類神經(jīng)損傷很難修復(fù)，想方設(shè)法繞過(guò)脊髓傳遞神經(jīng)信號(hào)就成了科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。NBS是近年來(lái)備受科學(xué)界和醫(yī)學(xué)界矚目的新技術(shù)，它可以在大腦和手臂之間建立一條新的通道，讓患者恢復(fù)控制自身肢體運(yùn)動(dòng)的能力。這項(xiàng)研究始于2012年，由美國(guó)巴特萊紀(jì)念研究院和俄亥俄州立大學(xué)醫(yī)學(xué)研究中心共同開展。目前在紐約范因斯坦醫(yī)學(xué)研究院的查德·布頓（Chad Bouton）教授是該項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人，他從伊恩受傷時(shí)就十分關(guān)注他，2014年，他推薦伊恩成為該項(xiàng)目的第一個(gè)參與者，并主導(dǎo)了恢復(fù)全程。

實(shí)驗(yàn)的初期，研究員為伊恩播放手部運(yùn)動(dòng)的三維動(dòng)畫，讓他想象自己在按照動(dòng)畫做手部運(yùn)動(dòng)。接下來(lái)，布頓和他的同事們用fMRI（功能性磁共振成像）對(duì)伊恩的大腦進(jìn)行掃描，確定了大腦皮層控制運(yùn)動(dòng)區(qū)域的精確位置。伊恩大腦中的芯片檢測(cè)到產(chǎn)生活動(dòng)的腦電波，計(jì)算機(jī)通過(guò)一種特殊的算法將大腦信號(hào)解碼，再把神經(jīng)脈沖轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，最后將這些信號(hào)轉(zhuǎn)繼到一個(gè)專門設(shè)計(jì)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(jù)自身想法來(lái)對(duì)右臂進(jìn)行自主控制。該設(shè)備不可以代替患者運(yùn)動(dòng)，卻可以“復(fù)活”癱瘓病人的肢體，作為醫(yī)療器械輔助患者“施令”，它有個(gè)很酷的名字—NeuroLife。

伊恩還記得，當(dāng)他第一次穿戴NeuroLife設(shè)備并將手臂伸進(jìn)袖筒時(shí)，他躍躍欲試地移動(dòng)手肘，并成功地做出張開手掌和握拳的動(dòng)作?！斑@一刻太神奇了！”他說(shuō)。

2014年，查德團(tuán)隊(duì)把芯片植入了伊恩的大腦，他成為了第一個(gè)可以通過(guò)自己的意念活動(dòng)手指和手腕的癱瘓者，在當(dāng)時(shí)已引起了媒體和科學(xué)界的大量關(guān)注。此前的突破中，伊恩已經(jīng)可以拿起一只勺子，在適應(yīng)了NeuroLife的操作方式之后，他可以完成更多動(dòng)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(lè)類按鍵游戲。而且，通過(guò)數(shù)百次治療輔導(dǎo)，人與機(jī)器的多次訓(xùn)練“磨合”，伊恩再想象某個(gè)手部運(yùn)動(dòng)時(shí)，算法就會(huì)識(shí)別出來(lái)，并驅(qū)動(dòng)肌肉完成這個(gè)動(dòng)作，算法和人類一樣有了“記憶”。

現(xiàn)在，這套系統(tǒng)已經(jīng)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(xué)習(xí)更多，更加了解如何控制動(dòng)作。研究者們希望這只是一切的開端，2016年，他們確認(rèn)了另外4名測(cè)試NeuroLife系統(tǒng)的候選人，開始了新一代的實(shí)驗(yàn)。查德教授在采訪中談到，希望將這套新技術(shù)繼續(xù)發(fā)展下去，最終使得腦中風(fēng)、顱腦損傷等各種神經(jīng)運(yùn)動(dòng)障礙的患者都能獲益。

2016年4月14日，相關(guān)研究論文刊登在了美國(guó)《自然》周刊上。文章中說(shuō)，這項(xiàng)新型技術(shù)將發(fā)展成為一種連接大腦信號(hào)和肢體的無(wú)線系統(tǒng)，在未來(lái)，它將真正改變患者的生活。伊恩在一次采訪中說(shuō)：“參與這項(xiàng)研究在身體上給我?guī)?lái)了巨大改變，更重要的，是它給我的生活帶來(lái)了極大的希望。”