2011 年，Gert-Jan Oskam 住在中国，当时他遭遇了一场摩托车事故，导致臀部以下瘫痪。 现在，通过一系列设备，科学家们让他重新控制了自己的下半身。
“12 年来，我一直在努力站稳脚跟，”奥斯卡姆先生在周二的新闻发布会上说。 “现在我学会了如何正常、自然地走路。”
在一个 学习 周三发表在《自然》杂志上的瑞士研究人员描述了植入物，这种植入物在 Oskam 先生的大脑和脊髓之间提供了一个“数字桥梁”，绕过了受伤的部分。 这一发现让 40 岁的 Oskam 先生能够在助行器的帮助下站立、行走和登上陡峭的斜坡。 植入植入物一年多后，他仍然保留了这些能力，并且实际上已经显示出神经功能恢复的迹象，即使在植入物关闭时也能拄着拐杖行走。
“我们捕捉到了 Gert-Jan 的想法，并将这些想法转化为对脊髓的刺激，以重新建立自主运动，”瑞士洛桑联邦理工学院的脊髓专家 Grégoire Courtine 说道，他帮助领导这项研究，在新闻发布会上说。
将植入物植入 Oskam 先生体内的洛桑大学神经科学家乔斯琳·布洛赫 (Jocelyne Bloch) 补充说：“一开始对我来说这完全是科幻小说，但今天变成了现实。”
近几十年来，脊髓损伤治疗技术取得了许多进展。 2016 年，由 Courtine 博士领导的一组科学家能够恢复 腿脚 在瘫痪的猴子中，另一个帮助了一个人 重新控制 他残废的手。 2018 年，同样由 Courtine 博士领导的另一组科学家设计了一种方法 刺激大脑 使用电脉冲发生器，让部分瘫痪的人重新走路和骑自行车。 去年， 更先进 大脑刺激程序允许瘫痪受试者在治疗的一天内游泳、步行和骑自行车。
奥斯卡姆先生前几年接受过刺激手术，甚至恢复了一些行走能力，但最终他的进步趋于平稳。 在新闻发布会上，Oskam 先生说，这些刺激技术让他觉得运动有一些异样，他的思想和身体之间有一种陌生的距离。
新界面改变了这一点，他说：“以前是刺激控制我，现在是我控制刺激。”
在这项新研究中，研究人员称之为大脑-脊柱接口，它利用了 人工智能思维解码器 读取 Oskam 先生的意图——可以通过他大脑中的电信号来检测——并将它们与肌肉运动相匹配。 自然运动的病因学，从思想到意图再到行动，都被保留了下来。 正如 Courtine 博士所描述的那样，唯一的补充是跨越脊柱受伤部位的数字桥。
未参与这项研究的纽卡斯尔大学神经科学家安德鲁杰克逊说：“它提出了关于自主性和命令来源的有趣问题。 你在继续模糊什么是大脑和什么是技术之间的哲学界限。”
杰克逊博士补充说，该领域的科学家几十年来一直在研究将大脑与脊髓刺激器连接起来的理论，但这是他们第一次在人类患者身上取得如此成功。 “说起来容易，做起来难得多，”他说。
为实现这一结果，研究人员首先在 Oskam 先生的头骨和脊柱中植入了电极。 然后，该团队使用机器学习程序来观察当他试图移动身体的不同部位时大脑的哪些部位会亮起。 这种思想解码器能够将特定电极的活动与特定意图相匹配：每当 Oskam 先生试图移动他的脚踝时，一种配置就会亮起，当他试图移动他的臀部时，另一种配置会亮起。
然后研究人员使用另一种算法将大脑植入物连接到脊柱植入物，脊柱植入物被设置为向他身体的不同部位发送电信号，引发运动。 该算法能够解释每块肌肉收缩和放松的方向和速度的细微变化。 而且，由于大脑和脊柱之间的信号每 300 毫秒发送一次，Oskam 先生可以根据有效的方法和无效的方法快速调整策略。 在第一次治疗中，他可以扭动臀部肌肉。
在接下来的几个月里，研究人员对大脑-脊柱接口进行了微调，以更好地适应行走和站立等基本动作。 Oskam 先生的步态看起来有点健康，并且能够相对轻松地穿过台阶和斜坡，即使在几个月没有接受治疗后也是如此。 此外，经过一年的治疗，他开始注意到在没有脑-脊柱接口帮助的情况下，他的运动有了明显的改善。 研究人员记录了这些在负重、平衡和步行测试中的改进。
现在，Oskam 先生可以在他的房子周围以有限的方式行走，进出汽车，站在酒吧喝一杯。 他说，这是他第一次觉得自己是掌控一切的人。
研究人员承认他们工作的局限性。 大脑中的细微意图很难辨别，目前的脑-脊柱接口虽然适合步行，但恢复上半身运动可能就不行了。 这种治疗也是侵入性的，需要多次手术和数小时的物理治疗。 目前的系统并不能修复所有的脊髓麻痹。
但该团队希望进一步的进展将使治疗更容易获得并且更系统有效。 “这是我们的真正目标，”Courtine 博士说，“让全世界所有需要它的患者都能使用这项技术。”