随着脑机接口技术和人工智能的发展，截瘫患者站起来不再是梦。
01
截瘫曾是不治之症
走路，本是再简单不过的事，对于小林和千万瘫痪病人而言，却是遥不可及。两年前，小林从三米高的地方不慎坠落，导致脊髓外伤后截瘫。
人的脊髓一旦损伤，大脑通过脊髓控制四肢的联系就会中断，轻者部分感觉丧失，重者半身不遂、四肢瘫痪，甚至全身瘫痪，患者还会大小便失禁，生活极为困苦。这种脊髓损伤导致的瘫痪被称为截瘫。由于神经损伤无法修复，因此这是一种“不治之症”。
小林与加福民、中山医院联合团队合影
类似小林这样不幸的人在中国还有很多，中国现存脊髓损伤患者374万，每年新增脊髓损伤患者约9万人。
去年10月，小林看到了一条微信公众号消息，得知复旦大学有一种新技术，通过在脑脊中植入电极芯片能让瘫痪者重新行走，正在招募志愿者。他当天就报了名，他留言说：“我一直期待这一天，请让我去做临床试验，后果不管怎么样，我都接受。谢谢所有专家、教授。”
2025年1月，小林与其他2位志愿者一道，接受了这项临床概念验证手术。医生经过4小时的微创手术，在大脑和脊髓上植入电极芯片，通过外接设备在脑与脊髓间搭建了“神经桥”，利用“三合一”脑脊接口技术在人工智能的辅助下让瘫痪者重新行走。
出院后做复健的小林
通常来说，脊髓损伤对手、脚这种远端肢体影响最大。神奇的是，术后第一天，3位受试者在人工智能的辅助下都可以躺在床上自主抬腿动脚，证明了神经通路又通了。2周后，曾被医生宣判永远站不起来的小林，已经能自主走了5米！
02
从脑机接口到脑脊接口
脑机接口（Brain-Computer Interface，BCI）技术在人脑和外部设备之间建立了直接联系，人们可以用意识直接控制鼠标、机械手、轮椅和外骨骼等外部设备，这曾被认为是帮助瘫痪患者最好的办法。
2023年，北京世界机器人博览会上演示非侵入式脑机接口技术的“脑控智能轮椅”
在2024年，清华团队为两位瘫痪患者脑内植入了无线脑机接口。让他们可以控制鼠标和外骨骼手套，实现了使用计算机和拿取物品。
2025年，马斯克宣布Neuralink已将脑机芯片植入第三名受试者体内。患者术后能用意念控制光标、玩电子游戏等。
相比使用脑机接口控制机械手和外骨骼，脑脊接口技术希望患者用意识间接控制自己的身体。科研人员早就知道用电极在脊髓的硬膜外刺激就能让肌肉运动，而经过机器学习的人工智能能够学会大脑的“语言”。
2023年，瑞士Grégoire Courtine团队开展了脑脊接口研究，通过采集、解码脑部信号并对脊髓下肢相关区域进行电刺激，连接大脑和脊髓神经通路，使四肢瘫痪患者实现自主行走，甚至实现了脊髓损伤部位神经突触重塑，让患者在没有刺激的情况下也能自主控制瘫痪肌肉。
03
利用高精度医学影像构建个性化修复方案
我国的加福民团队在瑞士团队的基础上，解决了脑电运动解码、个性化、集成化、精确化、高延时等诸多问题，让新一代脑脊接口技术有了临床应用的可能。
传统的脑机接口技术中为了采集大脑信号，需要戴头套或在大脑左右侧运动皮层植入两个采集设备。为了刺激脊髓神经还需要在脊髓植入一台脊髓刺激设备。新的脑脊接口技术将两个采集设备和一台脊髓刺激设备集成在一起，实现采集与控制一体化，缩小后的植入设备可以用微创手术植入了。
对大脑信号的解码设备则转移到体外，高性能人工智能设备将解码到输出刺激信号的时间压缩到了百毫秒级别，而正常人反应时间为200毫秒，这意味着即使经过了外接设备解码，患者的运动仍然会流畅自然。
在植入脑脊接口设备后还需要采用红外动捕、肌电、惯性传感器、足底压力垫等多种监控设备监控患者的大脑信号和步态信号，通过对比患者的异常步态和健康步态的数据集，让人工智能帮助患者走得更自然。
训练中的小林说：“我现在要做些类似‘解码’的工作，努力用意念来控制自己的身体重新学会走路。我是抱着顺其自然的心来的，手术能有这样的效果，我非常开心。”
术后12天，小林在团队指导下开展康复训练
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编辑｜张毅
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