Ian Burkhart在瘫痪几年后，终于能够利用一项新技术活动自己的双手了。图片来源：Batelle

　　Ian Burkhart在19岁时折断了脖子，自此之后他从肩膀以下便完全失去了活动的能力——尽管他的大脑依然能够告诉双手如何运动，但这些信息却无法通过断裂的脊髓传递出去。如今，由于电刺激技术的进步，Burkhart终于可以再次抓握、倒水、刷信用卡，甚至玩“吉他英雄”了。为了做到这些，他利用一种微电极阵列读取大脑的信号，再通过电线将后者传送到一个胶套中，最终通过电流刺激自己的肌肉。

　　这项研究的作者之一、美国纽约州曼哈赛特市范斯坦医学研究所生物医学工程师Chad Bouton表示：“这是第一次将受激运动与在大脑内记录的信号联系起来。”他说：“如今，病人能够用他们自己的想法控制双手的运动了。”

　　在此之前，研究人员曾利用多种方法帮助瘫痪病人控制他们的双手。在一些系统中，研究人员会在病人尚能控制的肩部肌肉中植入传感器，从而让他们能够通过收缩一侧肩膀的肌肉来移动另一侧的手臂。另一些系统则通过在头皮外侧记录大脑活动的脑电图（EEG）控制双手的运动。还有其他技术则使用类似于这项新研究的大脑植入物，但控制的是机器人手臂、外骨骼或电脑鼠标，而不是病人自己的肌肉。从来没有一个瘫痪病人能够用与受伤之前同样的神经信号精确运动自己的双手。

　　俄亥俄州立大学等机构研究人员在新一期英国《自然》杂志上说，这个植入Burkhart大脑的微阵列的大小比豌豆还小，植入大脑的运动皮层后，其算法可学习并解码使用者的大脑活动。芯片通过电线与绕在前臂上的一个肌肉电刺激系统相连，该系统可把大脑信号转换成刺激手臂肌肉的信号。

　　Bouton介绍说，过去10年里，科学界已学会如何破解瘫痪者的大脑信号，而现在这种大脑活动被第一次转换成动作，显示出大脑信号可绕过受伤的脊髓通过电子“神经旁路”直接传到手臂处控制其活动。

　　Burkhart因6年前一次潜水事故导致颈椎脊髓受伤而瘫痪，2014年4月，研究人员用了3个小时给其大脑运动皮层植入芯片。两个月后，他的手就能做出握与张的简单动作，初步证明电子“神经旁路”技术的可行性。为了让手做出复杂动作，Burkhart一共接受了15个月的训练，每周3次练习操作绕在前臂上的肌肉电刺激系统，最终恢复了多个手指、手和手腕的运动能力。如今，Burkhart的手能做一些复杂的动作，比如拿起并在读卡机上刷信用卡；可以抓住瓶子，把瓶子里的液体倒入罐子，并拿起棒子搅拌罐子里的液体；可以拿起手机放到耳边听电话。

　　此前，科学家已研制出一些系统可把神经活动转化成控制如机器臂之类的辅助设备的信号，也有系统让瘫痪的非人类灵长类动物恢复运动能力，但像这个微阵列一样让人类实时恢复运动能力还属首次。这项研究为全世界上百万瘫痪者部分恢复独立生活带来新希望。

　　但这套系统想要走入家庭依然为时尚早。为了使用自己的双手，Burkhart必须到实验室去，在那里，他将与桌面上一套庞大的设备连接在一起。研究人员希望，这项概念验证研究能够带来更小型的装置，从而可以无线传输大脑信号到可穿戴的肌肉刺激设备上。参与研究的俄亥俄州立大学神经外科医生Ali Rezai表示：“你可以想象手套、袜子、裤子——任何能够成为服装一部分的东西都可以为瘫痪病人提供帮助。”尽管他也承认研制出这样的装置还有很长的路要走。

　　Rezai说，他们计划在5名瘫痪者身上测试这种技术，现在已找到了第二名实验对象，将在今年夏天进行植入手术。此外，他们计划让系统实现无线接入，让患者在家中方便使用。

　　至于Burkhart，参与这项研究改变了他的生活。“现在我对未来有了更多的希望。”