靠意念行走：“脑机接口”技术未来潜能无限

一开始，从上面看，猴子用大脑控制自动驾驶设备的移动。然后我们把猴子放到一个新的地点，它又自己设计了一个新路径，仍然能准确地到达目标位置取走葡萄。现在我们来看一下正面拍摄的影像，有了脑机接口，你就能获得美式全自动午餐。你什么都不用做，只需要到达领餐处，然后开吃就可以了。当然，你需要思考如何到达那里。剩下的就由我们，或者说由计算机来替你完成。

有了这样的发现后，我们意识到，它的意义将远远超过我38年来一直在寻找的新的大脑研究方法。或许这一发现，可以转化成新的治疗手段，用以帮助全世界2500万因为严重的脊柱损伤而在痛苦中挣扎的人们。大家可能都知道，这样的损伤一旦发生，病人就会丧失感觉和活动能力，受伤部位以下的身体无法动弹。这是因为大脑发出的包含着运动指令的电信号，无法再通过脊柱中的神经传输至身体的边缘部位。

那要如何处理这些无法在体内传输的脑电信号呢？我们的方法是使用脑机接口，从大脑中采集这种不断产生的信号，但并不指望脊柱来发挥其原本的传输作用，而是绕过这一环节。我们制造出了一种计算机电子旁路，将采集到的脑电信号绕过损伤部位，以数字形式传输至一个可穿戴式的全新机械身体中，病人可以通过大脑控制该机械身体，使其移动到某一位置。

这个想法我和John Chapin 在2002年就提出了，当时我们认为它或许在2012年底前能够实现。几年之后，巴西再次获得久违的举办足球世界杯的机会。2012年，FIFA宣布由巴西主办2014年世界杯足球赛时，我意识到可以在开幕式上做些新的尝试，而不只是来一场足球比赛。

我向当时的巴西总统做出了提议：我们可以首次在这种大型体育赛事中，加入科技展示。当年巴西世界杯的开幕式，会有65000人到现场参加，超过10亿观众收看转播。我们可以做一次脑机接口技术演示，让一名瘫痪的巴西年轻人，在首个脑控下肢机械外骨骼的帮助下为世界杯开球。

出乎意料的是这一想法真的得到了总统的应允，随即我们就开始着手准备。为此，我联系了世界各地的朋友。大约来自5个大洲、25个国家的156人把手头的事情暂时搁置10个月，带着他们的学生、专利和技术来到巴西，帮助我们制作第一个脑控下肢机械外骨骼。

我们还招募了8个脊柱损伤病人，（他们）都是从一个包含了65000名病人的巴西数据库里选出来的。这8个人都是完全性脊髓损伤患者，有的瘫痪已经超过10年，大家可以看到这里的数据，13年、11年的都有，他们受伤部位以下的身体都无法动弹。

我们设计了一个非常严苛的训练计划，让他们在世界杯之前的半年时间里，每周训练两天，每天一小时。训练首先在虚拟环境中进行，他们需要学习使用一种非侵入式的脑机接口设备。无需手术，无需植入电极，仅仅使用能够贴在头皮表面的扁平传感器，用来记录脑电信号。

病人通过观察自己的虚拟替身进行训练，该替身是一个看起来和他们相似的虚拟足球运动员，会在足球场上走动和踢球。病人们一边观察，一边学习用自己的大脑控制它的活动。每一次虚拟人物的脚接触地面，病人的手臂都会收到触觉反馈，从而再次感受到在地面行走的感觉。

当病人们能够熟练地在虚拟环境中进行操作后，我们开始让他们使用一系列世面有售的，用于脊柱损伤病人恢复的机械助行器，最后再为他们装上我们设计的外骨骼。就是我刚刚提到的那个，它是这个样子的。这是一个有着12自由度的机电外骨骼，这是病人所在的操作舱，这里还有一张病人训练的图片。另一个图片显示的是装有扁平传感器的头盔，可以贴紧头皮，来记录包含着运动指令的大脑活动。当病人想要行走或踢足球时就会产生这些活动，这些就是我们使用的，用来驱动和控制下肢外骨骼关节活动的电子和机械设备。

有意思的是，我们使用的电机能够将控制信号传送给液压管线，由此产生模拟度更高的，和人类更为相似的动作，优于一般机器人的数字和电子动作。因为病人们希望自己看上去更像普通人，走路的样子也更自然。这是该技术的另一个主要创新应用，发明人是慕尼黑工业大学的Gordon Cheng。这是一种安装于腿部外骨骼足底的印刷电路板，带有感知压力、距离和温度的传感器。

我们希望外骨骼脚部每一次接触地面时，都能向病人的前臂发送触觉反馈信号。这样，病人就能体会到到踩在地面的感觉，感受地面的触感 、硬度，踩在什么样的地面上，能走多远？甚至能接收到温度反馈。大家现在看到的是这个病人第一次尝试站立行走，在世界杯之前，8名病人都在我们的实验室里成功实现了站立行走，因为他们都学会了熟练控制外骨骼。

（编辑：应用网_阳江站长网）

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