在大脑里植入芯片之后，他绕开瘫痪，重

前言

这项全新的科学技术并不能完全治愈瘫痪症状。研究人员表示，在这一系统能够为瘫痪患者提供有效的独立移动能力之前，他们还有许多工作要做。

五年前，一位名叫伊恩·伯克哈特(IanBurkhart)的大学新生在北卡罗来纳州外滩群岛的一处海滩下水潜入海浪。他遭遇了一起离奇的事故，在沙地上摔断了脖子。自此，他的双手和双腿永远失去了知觉。

周三，医生们报告称，在使用了一项科学技术，绕开脊髓损伤、直接将思维意识传递到手部肌肉后，24岁的伯克哈特已经能够重新控制他的右手和手指了。根据已知信息，医生们发表在《自然》(Nature)期刊上的这一研究是第一例四肢瘫痪患者肢体复苏的案例。

两年前，医生们在伯克哈特的大脑中植入了一枚芯片，并安排他坐在实验室里、通过电脑将植入的芯片和他手臂上的袖套连接在了一起。这样一来，他就能够通过勤奋反复的练习学会集中思想，让手倒出瓶子里的液体，拿起吸管搅拌液体。他甚至还可以弹吉他、玩电子游戏。

瘫痪了的伊恩·伯克哈特正在玩一款吉他电子游戏。俄亥俄州哥伦布巴特尔纪念研究所的电气工程师尼克·安妮塔(NickAnnetta)正注视着他在玩。

图片版权：TheOhioStateWexnerMedicalCenterandBattelle

如今住在俄亥俄州都柏林的商科学生伯克哈特在一次采访中说：“太惊人了，要知道我的两只手都已经没有知觉了，我得看着我的手才能知道我是在握紧手指还是伸展手指。”他的伤让他胸部以下的肢体陷入了瘫痪，不过他的双肩和二头肌还略微能动上几下。

这项全新的科学技术并不能治愈瘫痪症状。伯克哈特只有在实验室里和电脑相连时才能控制使用他的手。研究人员表示，在这一系统能够为瘫痪患者提供有效的独立移动能力之前，他们还有许多工作要做。

图片版权：TheOhioStateWexnerMedicalCenterandBattelle

但是如今，神经工程学正在飞速发展。科学家们能够使用电脑植入设备破译脑信号，将它们和特定的活动联系匹配起来。此前，人们已经学会了利用他们的思维在屏幕上移动光标，猴子已经学会了通过神经信号熟练使用机械手臂，科学家们更是已经教会了部分瘫痪的猴子如何使用带有旁路系统的手臂。这项全新的研究证实，通过旁路(下达命令)的方式能够让不再与大脑直接相连的肢体恢复关键功能。

华盛顿大学感觉运动神经工程中心(CenterforSensorimotorNeuralEngineering)主任拉杰什·拉奥(RajeshRao)表示：“从拿起并倒出某物到拿起搅拌棒这一系列动作，他们的表现给人的印象相当深刻。我们大家都希望可以尽可能地让这些瘫痪患者拥有更多的独立自主能力，这项技术对于这一目标而言是一大进步。”

受伤后，伯克哈特在亚特兰大接受了好几个月的康复治疗，之后他来到了家附近的俄亥俄州立大学继续接受治疗。在那里他告诉医生，他愿意参加实验性治疗。

“当时我在正确的时间来到了正确的地方，”伯克哈特说，“但这确实意味着我必须接受脑部手术——我本来不需要做这种手术的。”

他的一些家人并不赞同他的这一决定。他们辩称，伯克哈特本来就已经经受了很多折磨，现在还要在他身上加诸手术的风险——考虑到手术效果的不确定性，这有点让人接受不了。

“伊恩要花时间进行康复，要把芯片放进大脑，然后把芯片拿出大脑——而且从长期来看，这根本不会给伊恩带来什么好处，”他的父亲道格·伯克哈特说道，“他这么做是为了大家，为了推动科学进步。”

伊恩说他没有这些顾虑。“我知道他们会小心待我，而且(我接受实验性治疗的过程中)出现的一些情况最终将可以帮助到那些和我一样的人——那么为什么不试试看呢。”

伊恩的父亲有一位高中友人，现在是一名神经外科医生。在拜访了他之后，伊恩的父亲改变了态度、接受了伊恩的决定。“伊恩让我想起了我的父亲，”他说，“他是那种很有干劲，很果断坚定的人。一旦他做了什么决定，他就会努力达成目标，不会畏缩后退。伊恩现在就是要去做他想要做的事。”

年，俄亥俄州的一支手术团队为伯克哈特动了手术。他们使用大脑成像技术隔离了伯克哈特控制手部动作的那一部分大脑。这一区域在所谓的皮质运动区内，在他大脑的左侧、耳朵靠上一点的位置。在手术中，团队对受到影响的脑组织进行了大量的测试，进一步缩小了这一位置的范围。

俄亥俄州神经调节中心(OhioState’sCenterforNeuromodulation)主任兼手术医师阿里·雷扎伊医生(Dr.AliRezai)说：“我们花了一个半小时的时间去寻找确切的位置。”雷扎伊医生在这一区域移植了一枚橡皮头大小的芯片。这枚芯片有96根细丝一样的“微电极”，用于记录个人神经的刺激放电。

伯克哈特从手术中恢复过来以后，训练就开始了：他每周要在实验室接受大量的课程项目，尝试各种手部运动。放电模式由芯片挑选，并且会通过固定在他头骨后侧一处接口上、与电脑相连的电线运行。

巴特尔纪念研究所(BattelleMemorialInstitute)是俄亥俄州哥伦布市的一家非营利组织，负责开发医疗设备和其他仪器。这家研究所的科学家设计了能够破译这些放电模式的软件。据巴特尔纪念研究所一位高级研究领导人员赫伯特·布瑞斯勒(HerbertBresler)所言，每过一段时间都要重新校准一次程序代码。

布瑞斯勒表示：“随着学习的进行，电信号始终在发生改变，我们得适应那些改变。在伊恩·伯克哈特学习的同时，电脑也在学习。”

布瑞斯勒是这一持续项目的临时首席负责人。这一项目此前的负责人员查德·布顿(ChadBouton)已经换了一份工作，不过他才是该研究的第一作者，其他作者还包括雷扎伊医生以及俄亥俄州和巴特尔纪念研究所另外十二名人员。

伯克哈特说，训练很累人。电脑屏幕上一个虚拟人像提醒他试试不同类型的运动。“我得非常、非常集中注意力，去做这些我原本做之前根本想都不用想的事儿，”他说，“但是它就像体育运动一样，你一再努力、一再练习，它就会逐渐变得容易起来。”

几个月后，伯克哈特就不需要再模仿虚拟人像了。雷扎伊医生说：“看着他第一次合上自己的手——那时候的感觉真的相当不真实。我们只是互相看看彼此，心想：‘好了，工作才刚刚开始呢。’”

经过一年的锻炼，伯克哈特能够拿起瓶子，把瓶子里的液体倒入罐子里，然后拿起吸管进行搅拌。医生们虽然很高兴，但他们说，要想让这一旁路系统变得实用、价格实惠，并且植入人体内的东西更少，还需要更多的改进，而且这些改进很可能要通过无线技术。但是目前对患者状况的改善已经足够大了。至少在实验室里，康复专家能够把伯克哈特的残疾状态从严重的C5(功能性残疾)重新扳回不那么严重的C7(指定功能缺失)。

目前，这一项目的资金(包括俄亥俄州、巴特尔纪念研究所和个人捐赠者提供的资金)预计将在今年使用完。伯克哈特正是通过这一资金感受到了运动能力恢复的体验。

“那之后就这个项目就难办了，我一直都很欣赏这一技术，”伯克哈特说，“如果我能把这东西带回家，它就能让我拥有更多的独立自主能力。现在我诸如穿衣刷牙等等所有事情都得依赖其他人，我只希望其他人能听到这一消息，知道还有希望存在。未来总会有办法让受到过这种伤害的人过上更好的生活吧。”

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