究竟什么是脑机接口？外骨骼帮助截瘫患者站立和行走

作者|周一川

来源|搜狐健康

脊髓是人体重要的神经中枢。创伤，例如外伤，会导致脊髓损伤什么是脑机接口，从而导致躯体感觉、运动或自主神经功能障碍。有一个熟悉的术语“截瘫”，即患者失去行走能力，导致身体、精神和社会行为严重受损。运用当代医学方法帮助他们，通过脑机接口技术恢复截瘫患者的运动功能，让他们恢复行走功能，即“再行走计划”。

2月6日，在首都医科大学宣武医院中国国际神经科学研究所类脑智能临床转化研究中心暨“再发现步行计划”启动会上，美国杜克大学神经科学家教授介绍Miguel Nicolelis，截瘫患者通过外骨骼实现站立和行走并非不现实。

2014年巴西世界杯开幕式现场，给广大截瘫患者带来了光明。一名脊髓损伤后截瘫9年的患者应用人脑-计算机双向接口系统，经过虚拟行走和踢腿的训练，学会了通过外骨骼控制运动，并成功击出第一个球。他兴奋地说：“我感觉到球了！” - 这是 Nicolelis 集团研究的一个世界知名的成功故事。

究竟什么是脑机接口？

脑机接口是利用遍布大脑的电极传感器，接收大脑发出的试图驱动四肢完成某个动作的神经信号，然后将这些神经信号转换成数字信号，使机器运动，机器移动时。它还向大脑提供运动信号（例如触摸）。人和动物也可以通过大脑的想象来控制各种机械，帮助他完成自己想做的动作。

即控制一套机械通过你的“理想力量”。

实际上，Nicolelis 小组很早就开始了脑机接口的研究。早在2000年，他们就成功训练了一只猴子，通过大脑的脑机接口学习控制虚拟手臂，并做出正确的选择来获得果汁奖励。随后，Miguel Nicolelis 的研究小组还训练猴子使用无限的脑机接口来远程控制轮椅，让猴子在房间里自由移动，摘取房间里出现的水果。

第一个带着这种外骨骼走路的截瘫患者（如图）睁大眼睛，走路时不停地伸出舌头什么是脑机接口，仿佛脸上的器官不足以表达他的内心激动。

Nicolelis 表示，令他感到非常惊讶的是，一名患者在接受治疗训练后反应，他的腿似乎有点感觉——也就是说，使用脑机接口设备不仅可以让患者在外骨骼的帮助下，还有真正康复的希望，就是不用这台机器也能走路。

他在 2016 年 8 月发表在《科学报告》上的一项研究表明，8 名因脊髓损伤而瘫痪至少 1 年的患者（n=7 完全瘫痪，n=1 部分瘫痪瘫痪）在接受了大脑控制的机器人，下肢恢复了一些感觉和肌肉控制。得到这个结果的时候，Nicolelis 直言这​​个项目在成立之初真的没有预料到。

研究发现，长期使用脑机接口可以改善运动行为、触觉和内脏功能。康复开始时，有 5 名参与者瘫痪至少 5 年，其中 2 名瘫痪 10 年以上。经过1年的训练，4名患者的感觉和肌肉控制发生了明显变化，临床医生将诊断从完全瘫痪提高到部分瘫痪。

例如，一位被诊断为T4截瘫的患者，从胸部以下完全失去知觉，经过长期训练，他的脚趾有一些感觉。

大多数患者的膀胱控制和肠道功能也得到改善，从而减少了对泻药和导管的依赖，降低了感染风险，而感染是慢性瘫痪患者死亡的主要原因。

Nicolelis 分析说，之前的一项研究表明，大多数被诊断为完全性截瘫的患者可能仍然拥有完整的脊神经，因为没有从皮层到肌肉的信号，脊神经可能会安静多年。 如本实验所示，脑机接口训练可能会随着时间的推移重新点燃这些神经。脊髓中可能只剩下少量神经纤维，但它可以传递大脑运动皮层的运动信号。