腦機接口：讓癱瘓的猴子重新行走

鬼谷藏龍

有無數(shù)科幻作品都曾設想過，如果將人腦與電腦相結(jié)合，用意念操控機械，那么“殘疾”、“截癱”之類的詞匯就將永遠變?yōu)闅v史。然而，最近發(fā)表在《自然》雜志上的一項研究卻展現(xiàn)了另一種截然不同的思路——想用電腦幫助截癱人士，可未必非得要用機械臂不可。

在電影《美國隊長3：內(nèi)戰(zhàn)》中，戰(zhàn)爭機器羅德斯從高空墜落癱瘓，鋼鐵俠設法用機械裝置幫助他恢復?，F(xiàn)實中科學家有沒有辦法拯救類似的不幸？

這一回，科學家的思路“繞了個彎”——對于一些截癱患者而言，他們身上絕大多數(shù)的神經(jīng)和肌肉都是完好無損的，僅僅是脊髓上受了點創(chuàng)傷，使得來自腦子的神經(jīng)信號沒法順利送達肌肉而已，既然如此，只要設法讓他的神經(jīng)信號到達指定位置不就行了么？

事實上，不久前就有研究者在受傷的老鼠身上基本做到了這一點，不過老鼠向來頭腦簡單，四肢也發(fā)達不到哪去。所以這一回，科學家決定要在更接近咱人類的動物身上試試水。啥動物接近人類呢，數(shù)來數(shù)去，猴子算是個好選擇。

腦洞可以漫天亂開，事情還是得一步一個腳印做。科學家的第一步是要設法從大腦中把運動信號提取出來。這年頭，采集大腦中的神經(jīng)信號已經(jīng)不是啥難事了，往猴腦運動皮層當中植入一個電極陣列，科學家就可以將一塊腦區(qū)當中所有的信號盡收眼底。不過單知道信號還不夠，科學家還得把這些信號和特定的運動聯(lián)系起來。為此，他們用上了動作捕捉技術(shù)。

研究人員首先根據(jù)猴子的正常步態(tài)和右后腿主要肌肉的活動情況來構(gòu)建猴子行進時，相關(guān)神經(jīng)元活動的時空分布。

接下來，科學家又如法炮制地獲取了脊髓神經(jīng)元活動和特定肌肉運動之間的關(guān)系，這下幾級神經(jīng)信號和運動的關(guān)系算是都理順了。他們在猴子的腦部運動皮層植入電極陣列，在腰椎脊髓內(nèi)植入電刺激裝置——這一裝置能夠向脊髓中控制右后腿運動的神經(jīng)元進行刺激。

到萬事俱備，科學家馬上找（制）來（造）了兩只脊椎中段受傷導致右后腿無法動彈的殘疾猴。僅僅在受傷后六天，猴子就能借助這一系統(tǒng)勉強讓殘腿參與行進：開關(guān)開啟，猴腦中的電極陣列迅速記錄下猴子腦部的神經(jīng)信號，并將其無線傳輸?shù)礁浇碾娔X中，電腦分析出猴子的運動意圖后，再把信號發(fā)送給末端脊髓內(nèi)的電刺激裝置，給予脊髓特定的刺激來讓下肢做出正確的動作。植入腦部的微電極陣列記錄運動皮層的神經(jīng)活動：

（1）傳輸給主控電腦即時進行運動狀態(tài)解碼。（2）再通過無線傳輸將信號傳給電刺激裝置。（3）對因脊髓受傷而無法接受腦部信號的神經(jīng)元進行電刺激。（4）令本已癱瘓的右后腿恢復運動能力。

利用這套系統(tǒng)，配上一定的訓練就可以讓猴子大致恢復運動功能。可以看出當刺激裝置被關(guān)閉時，猴子的右后肢完全不能動彈，但是一旦開啟刺激裝置，猴子的運動功能就基本恢復了。

另一只猴子在受傷后16天的行走表現(xiàn)，縱然還有點踉蹌，但這第一步已經(jīng)足夠完美。在這個時代，我們每天都在見證著世界的變革，一些東西也許會倒退，然而科技永遠在向前。也許在不遠的將來，截癱將不再令人絕望。