世界上第一位BCI人类志愿者马修·纳格尔的生命试验

噼啪。啪。

我仿佛听见了大脑在说话。

这是数百万个神经元齐声放电的声音，

像短波收音机卡在两个电台之间时的嗡鸣。

画面里，一个大胡子男人静静坐着。

他不能动，不能走，

他才25岁，

曾是高中橄榄球场上的明星，

如今只能靠呼吸机续命。

这是Matthew Nagle

脑机接口临床试验的首位志愿者，

永远的先行者，

静默的英雄。

Matthew Nagle

01

一个故事，从伤疤

我正在看一段视频。这个大脑属于一个坐在椅子上的大胡子男人。三年半前，他被刺伤，颈部以下瘫痪。让他呼吸的呼吸机发出咕噜咕噜的声音。25岁的马修·纳格尔，来自马萨诸塞州韦茅斯，曾是高中橄榄球明星，他的头部右侧靠近头顶的位置有一个圆形的钛质基座，突出半英寸。

2001年7月4日，纳格尔在威茅斯的韦萨格塞特海滩卷入了一场混战。他只记得拳头开始乱飞，一个朋友也遭到袭击。有人喊着“有刀子”之类的话，纳格尔顿时昏了过去。那天晚上晚些时候，他身为警探的父亲接到了警方的电话，被告知儿子可能命悬一线。那把20厘米长的刀刃割断了他的颈椎，导致他瘫痪，不得不依靠呼吸机维持生命。纳格尔最终活了下来，但在经历了多年的瘫痪和乏味之后，他同意参加一项临床试验，以确定人类是否能够安全地使用脑机接口（BCI）操控电脑光标。

02

从大脑到屏幕的一道“心电感应”

通过手术植入到纳格尔颅骨下方的基座上，连接着芯片上的一排电极，这些电极与控制运动的大脑区域相邻。芯片大小如同一片小阿司匹林：其100个细如发丝的电极接收大脑发送的电信号，每个电极捕捉来自附近几个神经元的信号。正如我去年年底观看的一段视频所演示的那样，一个方形的灰色插头被拧在基座上；插头通过电线连接到附近的一台电脑上。当纳格尔的神经元放电时，这些脉冲会被软件读取和解码，该软件可以解读神经元组的电脉冲。电脑读取纳格尔的想法——或者至少是电极记录下来的脉冲——并解读出用大脑电语言发出的一些简单指令。

纳格尔坐在一只假肢前。这只机械手最初是为截肢者设计的，他们可以通过抽动手臂残肢的肌肉来控制假肢。现在，这只机械手已连接到电脑上，当纳格尔想象自己张开和闭合左手时，假肢就会张开和闭合。纳格尔虽然瘫痪了，但他大脑中控制运动的神经元却非常健康。

啪，啪，啪。

我听到一位技术员让纳格尔想象自己正在使用他的手。他照做了。这会激活他运动皮层的相关神经元，产生电信号，植入的电极会接收信号，然后由计算机解码——一系列动作最终导致人造拇指和食指张开和闭合。

这对于纳格尔以及其他像他一样，因伤病或退行性神经疾病而困于功能失调的身体中的人来说意义重大。纳格尔是有史以来第一个仅用意念操作假肢的人。在波士顿南部一家辅助护理机构的房间探访期间，我进一步观察到纳格尔操作电脑上的光标，这让他能够收发电子邮件、玩简单的游戏和控制电视。在朋友和家人的照片以及他对波士顿红袜队及其 2004 年世界职业棒球大赛胜利的虔诚缅怀中，纳格尔与技术员玛丽亚姆·萨利赫一起将电脑与他的大脑进行校准。这个装置体积庞大，大约有一台洗衣机那么大，有两个显示器供技术员使用，一个供纳格尔使用。

我见到纳格尔时，他疲惫不堪，有点暴躁，光标操作也还很粗糙。他试图用光标捕捉一小袋钱的动画。“今天我怎么也抓不住，差远了，”他抱怨道。

后来，萨利赫设置了电脑，让纳格尔可以换电视频道。纳格尔费了好大劲才成功切换频道。那天记者在场可能是问题的一部分。主要负责纳格尔设备的科学家，布朗大学的神经科学家约翰·多诺霍向我保证，他的病人过去的情况要好得多。纳格尔告诉我，在我来访的前一天，他成功地操控了一只更先进的假肢，假肢的关节可以像人类一样活动。“效果非常好，”纳格尔说，“我可以四处移动它。”

“这套系统效果这么好，真是令人鼓舞，”哈佛大学神经学家、重度运动障碍患者专家利·霍赫伯格（Leigh Hochberg）说道。霍赫伯格是美国食品药品监督管理局（FDA）去年4月批准的一项试验的首席研究员，该试验旨在对五名患者进行植入物测试。（到目前为止，纳格尔是该试验的唯一志愿者。）

03

永远的先行者，静默的英雄

目前，这项技术还非常粗糙。计算机只能理解纳格尔大脑中发生的极小一部分，而纳格尔的大脑中，数十亿个神经元可能同时放电，并发生数万亿次相互作用。尽管如此，这项植入技术仍是意义重大的一步，就像历史上最复杂的破译项目中的神经学“罗塞塔石碑”，这个项目可能几十年都无法完成，甚至永远无法完成。

尽管实验成功令人振奋，现实却并不总是温柔。马修的大脑与机器连接的同时，他的身体也承受着各种副作用。手术本身有感染风险，而长期使用植入装置对身体组织也造成一定负担。连接芯片的导线从头骨中穿出，不仅不便于日常生活，也不可能长时间维持。

他不能带着 BrainGate 出门，也不能离开实验室太远。这并不是“魔法义体”或“赛博生活”，而是处处受限的高风险实验。

几年后，他因感染并发症不幸离世，年仅 27 岁。他的去世对项目是一次沉重打击。但科学家没有停下脚步，他们将 BrainGate 系统继续改进，寻找更安全、更便携、更长期稳定的接口方式。而所有这些，都是在马修曾经的实验记录、反馈建议和生命试验的基础上进行的。

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