选自spectrum.ieee
作者：ChadBouton
机器之心编译
编辑：陈萍
这，是一项伟大的科研。
年，一群神经科学家和工程师围在一起，观看一名男子玩电子游戏《吉他英雄》。只见他小心翼翼地拿着简化的吉他接口，用右手的手指按下fret按钮，左手敲击strumbar。这虽是一个简单的游戏，但这一场景背后的故事却非同寻常：这名男子从胸部以下瘫痪了三年多，手已经失去活动能力。每次他移动手指弹奏音符，都像在演奏一首恢复自主能力的歌曲。
这名男子的行动并不依赖于体内受损的脊髓。相反，他使用了一种「神经搭桥」（neuralbypass）技术，将其意图转化为行动：首先，大脑植入物在他的运动皮层中提取神经信号，然后将这些信号移动到一台运行机器学习算法的计算机上，令算法对信号进行解码；最后，包裹在他前臂上的电极将指令传递给肌肉。可以说，这名患者使用人工神经系统完成游戏过程。
该研究小组的任务是破解与运动和感知有关的神经密码，以便开发出新方法，治疗全球范围内数以百万计的瘫痪患者——仅在美国就有万人。要做到这一点，研究人员首先需要了解大脑神经元发出的电信号与身体动作之间的关系；然后需要正确地「说」这种语言，并调节适当的神经通路，以恢复运动和触觉。
研究团队包括ChadBouton教授、电气工程师NikunjBhagat、神经科学家SantoshChandrasekaran和临床主管RichardRamdeo，他们利用这些信息构建两种不同的合成神经系统。一种方法是使用大脑植入物来高保真地控制瘫痪的肢体；另一种采用非侵入性可穿戴技术，这种方式提供的控制精度较低，好处是不需要进行脑部手术。可穿戴技术可能相对较快地推广到患者身上。
实验参与者LukeTynan（前排）与研究成员。后排自左至右分别是ChadBouton、RichardRamdeo、SantoshChandrasekaran和NikunjBhagat。
解码思维，让瘫痪患者重获运动能力
「吉他英雄」实验的参与者IanBurkhart在年因潜水意外导致颈部多块椎骨断裂、脊髓受损，从胸部中部以下瘫痪。受伤部位阻止了大脑产生的电信号沿着神经传递，因而无法触发肌肉动作。IanBurkhart曾参与ChadBouton等人年的一项研究，通过技术手段弥补了他因瘫痪失去的能力。他还可以刷信用卡、把瓶子里的水倒进杯子里，这是首次瘫痪病人利用脑植入物成功控制了自己的肌肉。
年，研究实验参与者IanBurkhart使用基于脑置入的神经搭桥技术初版本玩《吉他英雄》游戏。
Burkhart使用的系统是实验性的，研究结束时，他重新获得的「行动自主性」也随之结束。为了改变这种情况，研究人员决定开发一种非侵入式的可穿戴技术，这种技术不需要植入大脑，因此可以更快地为瘫痪人员使用。目前，四肢瘫痪的人已经使用这一系统来接触和抓握各种物体。该研究团队正在努力使这种非侵入式技术商业化，并希望在明年获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准。
瘫痪长期被认为是一种永久性的疾病。但在过去的二十年里，研究人员在读取大脑的神经信号和使用电刺激给瘫痪的肌肉提供动力方面取得了显著进展。
21世纪初，美国科技公司大脑之门(BrainGate)利用脑机接口技术来帮助患者恢复一些行动能力，从大脑运动区接收信号，利用这些信号控制各种机器，开发机器学习算法来破译神经代码。年，这些算法帮助了一位因中风而瘫痪的女子用思想驾驶轮椅。到年，该团队已经使一名瘫痪女子使用机械臂拿起瓶子。与此同时，其他研究人员也正在使用植入的电极刺激脊髓，使腿部瘫痪的人能够站起来甚至行走。
对于四肢瘫痪的人来说，他们最想要恢复的或许是手臂和手的功能。机器人技术部分满足了这一需求。一种商用的机械臂可以与轮椅控制器一起操作，多项研究探索了通过大脑植入物或头皮电极来控制机械臂。但有些人仍然渴望使用自己的手臂。年，Burkhart在接受媒体采访时表示，他不希望在轮椅上安装机械臂，因为他觉得这会引起太多