一项突破性的临床试验研究显示，一位四肢瘫痪的患者能够通过意念直接控制周围的物体，例如打开模拟电子邮件、玩Pong游戏、调节电视音量等。这项研究成果发表在《Nature》杂志封面上，标志着神经科学领域的一项重大进展，为严重运动障碍患者带来了新的希望。

这篇文章详细介绍了BrainGate设备的试验结果。BrainGate是由Cyberkinetics Neurotechnology Systems公司开发和测试的脑机接口系统。该公司由布朗大学研究基金会授权成立，基于布朗大学神经科学家John Donoghue教授实验室开发的研究和技术。

BrainGate系统包括一个外科植入的传感器，可以同时记录数十个脑细胞的活动。该系统能够实时解码这些信号，用于控制计算机或其他外部设备。未来，BrainGate有望用于控制轮椅或假肢，其长期目标是将BrainGate与肌肉刺激系统结合，使瘫痪患者能够重新移动肢体。

在《Nature》文章中，作者描述了第一位试验患者的体验。这名患者是一位25岁的脊髓损伤男性，他在为期12个月的研究中使用该设备长达9个月。此外，文章还讨论了第二位试验患者的初步表现，这是一位55岁的脊髓损伤男性。

基于患者的体验，研究团队总结了三个关键发现：

• 运动信号在脊髓损伤后仍然存在于负责运动的大脑初级运动皮层中。
• 可以记录并将许多神经元的尖峰信号从人脑外部传输，并解码为指令信号。
• 瘫痪患者可以直接通过这些神经指令信号成功控制外部设备，例如计算机光标和机器人肢体。

研究的主要作者Leigh Hochberg博士表示：“我们发现，即使在脊髓损伤多年后，皮层活动仍然可以被自愿调节。一些研究人员可能预测脊髓受损后大脑的这一部分会发生显著功能变化，但事实并非如此。运动相关信号仍然存在。”

Hochberg还指出，瘫痪患者通过意念控制设备的皮层活动与猴子在预临床研究中实际使用手部时的脑活动非常相似。“无论是实际运动还是尝试运动，神经元似乎都以类似的方式发出信号。”

研究的资深作者John Donoghue教授提到，虽然试验过程中出现了一些技术问题，例如长时间记录后信号衰减，但患者对计算机光标和其他设备的控制总体上是可靠的。例如，第一位试验患者在多次实验中以75%至85%的准确率完成了将光标移动到计算机屏幕目标上的简单任务。他还成功控制了一个机器人手臂，将硬糖块拾起并放入技术人员的手中。

Donoghue表示：“令人鼓舞的是大脑的即时反应。当要求患者‘想向右’或‘想向左’时，他们能够立即改变神经活动。此外，使用该设备似乎非常容易。患者可以同时控制计算机光标并进行对话，就像我们可以同时说话和使用计算机一样。”

BrainGate技术基于Donoghue实验室十多年的基础神经科学研究，其中许多研究得到了美国国家神经疾病与中风研究所的资助。研究团队在猴子实验中验证了BrainGate的概念后，Donoghue和三位布朗大学的同事创立了Cyberkinetics公司，将这一想法从实验室带入临床试验。

布朗大学与Cyberkinetics公司之间建立了合作研究和许可协议，使合格的神经科学家能够访问该公司的临床试验数据以进行基础研究。目前，Donoghue教授与工程学教授Arto Nurmikko合作开发一种完全植入式无线微电子系统，以消除外部电缆或笨重设备的需求。同时，计算机科学教授Michael Black也在与团队合作改进神经解码设备，使其能够为复杂的运动任务（如抓握）创建控制信号。

这项试验由Cyberkinetics Neurotechnology Systems公司资助。

参考文献：

• Nature杂志封面文章