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我们是中科院主管、科学出版社主办，与日本知名科普杂志Newton版权合作的一本综合性科普月刊。 【如需转载，请在后台留下您的公众号， 获得授权后方可转载】 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 《Nature 》4月份发表的一篇文章 向我们讲了这样一个故事： Ian Burkhart，24岁，6年前不幸因一场意外而瘫痪至今。 但一种被称作“神经旁路（neural bypass）”的大脑植入系统，使得如今的Ian Burkhart也能完成像刷卡、弹电子吉他、捡起瓶子和接听电话等简单的动作了。他可以算是这种大脑植入技术的首位受益者。 厄运袭来Burkhart，来自美国俄亥俄州，假期里在海边游泳时被海浪猛击到一片沙堤上。那一年他才19岁，正是无拘无束自由奔放的年龄。
猛烈地冲击对Burkhart颈椎C5区造成了严重的损伤，他还能在一定程度内活动自己的胳膊，但是手和腿却再也没有任何感觉了。 朋友们赶快将Burkhart抬上了岸，从此Burkhart便开始了在俄亥俄州立大学的漫长治疗。从治疗的起始阶段，Burkhart就希望不断更新的医疗技术能将自己的生命质量尽可能地提高。他告诉治疗团队，他自己也对科研很感兴趣并希望参与最前沿的技术试验。
“这真的是一个太关键的问题了：你是否愿意尝试脑外科手术，去尝试一些也许对你并没有什么益处的方法，这风险实在太高，”Burkhart回忆道：“但当我和整个治疗团队谈过话之后，我就确信我会被（他们）照顾得很好的。”
直接连接到Burkhart前臂佩戴的袖套上。 图/Ohio State University/Batelle Burkhart选择了做手术，手术将一个很小很小的电脑芯片植入了他大脑的运动皮层。在这里，芯片能捕捉来自大脑运动皮层负责控制手部运动区域的电信号。大脑的活动被电脑捕捉后，转化成电脉冲，绕开受伤的脊髓，直接连接到Burkhart前臂佩戴的袖套上。在电子套袖上，130根电极将脉冲传到皮肤下的肌肉组织中，控制手腕、甚至是每根手指的运动状况。而信号的模式将根据Burkhart脑海中所想的进行调整以产生相应的运动。 渐渐习惯不过，学会使用这套设备也不是那么容易的事情。Burkhart在2014年首次通过意识移动了自己的手指，尽管颤颤巍巍，但总算张开了手掌。过去的15个月间，Burkhart每周都要上三节课专门学习怎样利用设备控制自己的手部进行运动。
Burkhart已经能完成倾倒杯中物品的动作了 图/Nature video “一开始，我们只是进行很短的课程训练，但那足以使我感到筋疲力尽了，就像是进行了长达6-7个小时的考试一样。而在我人生的前19年里，一直将手指头能动这样的事视为理所应当。好在随着不断地练习，动手指也变得越来越简单了，现在已经完全习惯了。“
“虽然现在（这项技术）仍在临床试验阶段，但只要更多的人来研究它，关注它，终有一天我可以在除医院以外的地方使用它，真真正正地将我的生命质量提高。“
▲神经旁路如何工作 1.大脑产生运动信号止步于患者颈椎受损处，（而胳膊上的神经细胞并未受损）； 2.在大脑运动皮层植入芯片，向电脑传送捕获的信号，电脑能将其“译码”成相应动作； 3.信号传输至前臂的设备，130根电极刺激肌肉控制手部运动 继续努力“对于整个研究团队而言，那都是一个难忘的时刻，”Ali Rezai，俄亥俄州立大学的神经外科医生，在回忆Burkhart首次活动手指时的场景时不禁感叹。但是当时，Burkhart仅仅能控制自己完成最基本的移动动作，因此团队开始着手于将粗糙的运动精细化，以具备更多的实际意义。 Chad Bouton，参与设备研发的工作人员，认为这一研究标志着瘫痪病人终于可以通过大脑内产生的信号重获运动的能力：“我们将来会帮助更多的病人，不光是脊椎受损的病人，还有那些中风和颅脑损伤的患者。” “我们一开始并不确信这一定能成，”Bouton补充道：“不仅仅是将大脑内的信号像译电报似地对应好每个手指的运动，而且还要真的去控制肌肉组织完成运动。这绝对有着非凡的实际意义：让患者能自己吃饭，自己穿衣服。” ▲Burkhart可以算是这种大脑植入技术的首位受益者 图/Ohio State University/Batelle 目前，研究人员现在正致力于提高整套系统的便携性，好在医院之外的地方使用。很快，脑内芯片所捕捉到的信号就能无线传输至电脑设备上，并进一步实现无线传输至前臂套袖上刺激肌肉。另一方面，脑内的芯片也会增加更多的电极，以便捕捉更细微的信号。 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 是啊，10年前我们做不到这些，真不敢想像10年后我们能做到怎样！~
文章来源/Guardian |
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