靠意念行走：“脑机接口”技术未来潜能无限

这是一位高位胸椎损伤病人，大家看到他的头盔在发光，表明他正在通过大脑活动控制轮轴。指令正确，他的两条腿正交替运动，他可以通过面前的大镜子看到自己站起来走路的样子。同时他的前臂能够感受到，我刚刚提到的那些足底传感器，传来的触觉反馈，这是病人瘫痪6年来第一次站起来走路。他之前是个游泳运动员，后来因为一场车祸造成胸部以下瘫痪，从他的表情就能看出，6年以后重新走路是什么感觉。这样的场景我见证了8次，可以说，那是我38年科学生涯中的高光时刻。我从没想过脑机接口可以走到这一步，但我们做到了。

这是Juliano Pinto，是在世界杯开幕式上开球的运动员，脊柱T4以下身体瘫痪已经9年，也是因为车祸。这是我们上场之前，在足球场入场的地方，这就是位于圣保罗的开幕式场地。现在大家看到的是，正式开球前Julian的最后一次试踢，大家看到我鼠标这里的蓝灯正在闪，代表着外骨骼处于启动状态。Julian把双臂放在外骨骼的扶手处，那里安装的传感器在感受到来自手臂的压力后就会启动外骨骼。之后，Julian只需要摆好身体姿势，想象踢球的动作。戴着蓝色帽子的是我的学生 ，他把球放在Julian面前，然后Julian就把球踢了出去。

2014年6月12号下午3点半整正式开球时也是这样的流程，有一件事Julian事先不知道，我们给他准备了一个小惊喜，启动了一个安装在这个位置的传感器。巴西的孩子们可能在还没出生的时候就会用足尖大力触球，在球场上没有其他办法时，足尖大力射门是最后的进球手段。所以我们在这里安装了一个传感器，但事先没有告诉他。Julian把球踢出去之后开始欢呼，我们冲上去拥抱他，大家的情绪都非常激动，整个球场都因为这个开球而沸腾了。

Julian当时喊得并不是：我踢出去了，我做到了或者我射门成功了。他喊的是：我感觉到球了，我碰到球了。因为他的大脑在经过训练以后，已经能够识别所有外骨骼上的传感器传输的信号，因此可以体验到真正的踢球的感觉。这是10年来的第一次，对于10年中一直坐在轮椅上的人来说 ，这是不同寻常的经历。

意想不到的收获

我们原以为事情到这里就结束了，但事实证明并不是。几个月以后，我们把Julian和其他7名病人重新带回实验室，进行了神经测试。之前我提到过 Julian脊柱T4以下瘫痪已经10年，这是他的脊柱损伤等级。但我们进行了神经测试后，他当天的等级评定是脊柱T11以下瘫痪。也就是说 ，经过10个月的训练，他的7节脊椎，恢复了感知 、活动和运动控制方面的功能。 之前他只能控制这个部位以上的肌肉，只有头部以下和胸椎中部以上的部位有知觉。10个月的训练结束以后，他的身体知觉恢复到了髋关节的位置，而且他也能控制这部分身体的肌肉收缩，他恢复了7节脊椎的功能。

接下来给大家介绍的这位女性病人。她的触觉 、内脏感觉 和运动控制功能也得到了大幅恢复。平均来看，从启动训练开始 ，我们对这些病人进行了28个月的观察。在此期间 ，他们平均恢复了10节脊椎功能。这涵盖了身体的一大块区域，他们恢复了这部分身体的感知能力和内脏控制能力，处于这一区域的内脏有膀胱、小肠、 胃等等。

其中有一位病人怀孕了，她终于能感觉到孩子在肚子里踢她。她经历了9个月的正常孕期，能感受到胎动和子宫收缩。最后生下一个男孩，她能感受到整个妊娠期的身体变化，要归功于身体知觉的大幅恢复。

但最让人吃惊的结果在这里，这是我刚才讲到触觉恢复的时候第一个提到的病人 。她之前瘫痪11年，大家看看她在视频里的情况。这是她以前无法做到的，这是接受训练22个月以后，她在我们的要求下尝试走路的情况。这是她的表现，她在我们面前走起路来。大家看到的这些线，作用是记录她现在已经可以自主控制的肌肉活动。能做出这样的动作，表明她已经可以交替活动双腿了。在这之前和之后的一天，她都做了一小时这样的训练。所以，这些病人现在可以脱离外骨骼活动了，我们也得以记录下他们在22个月的训练后神经系统的恢复情况，从病情的临床分级角度看 ，这意味着什么呢？

这8个病人加入项目的时候都是完全瘫痪的，在我们的专业领域里，这意味着开始训练前，他们还没有恢复任何受损脊柱部位以下的身体功能。但28个月之后，其中有一位病人12个月以后就终止了训练。另外7个人坚持了下来，并且身体功能得到了专业人士之前无法想象的恢复。病情分级也变为了部分瘫痪，因为他们恢复了很大一部分运动能力和触觉。

以上成果都被整理为论文于2016年发表。过去几百年以来的专业文献里，这是第一篇记录了最高等级的脊柱损伤造成完全瘫痪10年后，病人恢复部分身体功能的论文。这些病人后来怎么样了呢？其中的3人坚持下来，继续接受我们的训练。并且增加了训练的天数和小时数，他们的身体得到了更进一步的恢复，不再需要依靠机械外骨骼行走，只需要一个小型助力车为身体提供一些支撑。根据病人情况，助力车可以支撑50%到70%的身体重量。另外还需要些一些电流辅助，我们会将微弱电流传送至病人腿部的关键肌肉 ，使之能够承受运动中自身产生的自主收缩。也就是说，3个病人获得了一定的自主运动能力。

这在以前是无法想象的，没有人想过这会成为现实。在我们的重拾行走计划开始之前，这并不是我们的目标。如果我当初把它作为目标写进资金申请书或者论文里，大家恐怕会笑话我。因为谁也没想到这些病人能够走到今天这一步，我们当时唯一的目标就是制造外骨骼帮助病人活动。但最终，完全出乎意料地，病人恢复了一定的自主活动能力。这样的结果，病人自己也从没想过。

这就说明，有时候基础科学能引领你，到达你从未想象过的地方，为你带来意料之外的发现 。为了这一天，我等了38年。因为亲眼见证了这一切，我的每一秒付出都是值得的。

撰文：米格尔·尼科莱利斯教授（Miguel Nicolelis）美国杜克大学神经生物学、神经学和生物医学工程教授，脑机接口权威专家，神经科学家

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