讓癱瘓者重新行走，他用意念頭盔改變人類未來

神經科學家米格爾·尼科萊利斯

和米格爾·尼科萊利斯(MiguelA.Nicolelis)談他發明的「機械戰甲」，他的思緒就會不自覺地飛回到2014年6月12日那天晚上。巴西世界盃的開球儀式，殘疾少年茱莉亞諾·平托在眾人注視下，戴上意念控制頭盔，身著「機械戰甲」，獨立行走到獨立行走到聖保羅科林蒂安競技場中央，靠著腦電波控制自己的「腳」，為巴西世界盃踢出「第一腳」。

一切猶如科幻電影的情節。癱瘓多年的少年邁出的一小步，對尼科萊利斯來來說是事業的一大步，也是人類腦神經科學的一大步。而這一步差不多花了尼科萊利斯三十年的青蔥歲月，他已經從巴西聖保羅大學醫學院畢業生成為了世界頂級科研機構巴西埃蒙德與莉莉·薩夫拉國際納塔爾神經學科研究所聯合創始人、美國杜克大學神經工程研究中心創始人。

58歲的尼科萊利斯，身材發了福，無法像他兒時夢想的那樣，為巴西奪取大力神杯，但作為知名的神經科學家和「機械戰甲」的發明者，他是英雄，帶給全世界千萬像茱莉亞諾·平托這樣的殘疾人重新站起來、獨立行走的希望。

很多媒體將尼科萊利斯稱為創造「綠蔭鋼鐵俠」的人。「『機械戰甲』引發的轟動讓我始料未及，很多人開始仿製『機械戰甲』，但我不打算用專利權去阻止這一切。」為宣傳自己的新著作《腦機穿越》來到上海，尼科萊利斯接受了媒體專訪。神色謙和的他與嚴肅的科學家形象大相徑庭，談及自己的研究未來可能會幫助成千上萬的殘疾人，甚至為人類描繪出人機交互的新圖景，尼科萊利斯表示，他根本不會考慮自身的經濟利益得失。相反，他希望更多人來研究和製造類似於「機械戰甲」這樣的腦機交互裝置。因為，產品多了成本就會下降，普通人才會受益。

不過，尼科萊利斯認為，「機械戰甲」想要真正普及，還有一關要過，就是讓更多人了解腦機交互背後的基本原理，「和科學家熱衷人工智慧研發相比，人類對自身大腦的探索仍然太少，到現在為止，關於大腦如何產生腦電波的機制仍然存在很大的爭議。」

《腦機穿越》，浙江人民出版社，2015年3月。以及尼科萊利斯的腦機交互研究示意圖。

每個人都是自己大腦的雕塑家

尼科萊利斯在醫學院就讀時發現，幾個世紀以來，人們都按照大腦區域論來理解大腦的工作機制。這種理論認為，一旦過了發育期，除了細胞新陳代謝之外和功能逐漸衰退之外，大腦不會再變化。

在傳統醫學教科書上，尼科萊利斯所接觸到的信息是，大腦的不同區域負責不同功能。比如，海馬體承載記憶功能、運動皮層則著控制身體的動作。而經典的神經科學理論也特別指出，大腦不同區域的特定神經元負責特定任務。這些神經元如果遭到破壞，就會失去相應的能力。如果向大腦輸送感官信號路徑遭到破壞或者發生故障，大腦相應的控制功能也會隨之永久消失。

「我很幸運，在我大學時代，美國范德堡大學的神經科學家瓊恩·卡斯(JonKaas)開始在靈長類動物身上做了實驗，證明大腦區域論的謬誤。」尼科萊利斯解釋說，彼時，瓊恩·卡斯的研究成果表明，大腦神經元有接管機制，某一個神經元死亡，其他「同伴」就會接管其功能。如果不幸發生了脊椎損傷，大腦和身體的信號通道被切斷，人體會自發開闢一條新的通道，導致大腦的運轉方式發生改變。尼科萊利斯說：「卡斯的研究證明，神經具有可塑性，就像1906年諾比爾生理學獎獲得者聖地亞哥·瑞蒙·卡加爾(SantiagoRamonyCajal)預言的那樣，每個人都可以成為自己大腦的雕塑家。」

事實上，尼科萊利斯的腦機交互研究正是基於這種全新的腦神經理論。曾立志成為一名神經外科醫生的他，因為對大腦3D地圖萌發興趣，只身前往美國攻讀博士後，扎進腦機交互的研究領域。上世紀90年代，尼科萊利斯研發出一種能將神經元組信號轉換成機器指令的裝置，這也是全球第一台「腦機解碼轉碼器」。

2000年之後，尼科萊利斯的研究進入高潮階段。他分別在小鼠、貓頭鷹和成年獼猴的大腦中植入裝置。實驗相當成功，小鼠靠著意念促使機械槓桿轉動，獲得清水。貓頭鷹則能同時控制兩隻機械臂，一隻在杜克大學的實驗室，另一隻遠在600英里之外的馬薩諸塞州。獼猴不但能通過腦波控制遊戲操縱桿，還能「隨心所欲」地移動屏幕上的游標位置。

真正讓尼科萊利斯受到大眾關注的，還要數2008年獼猴控制機器人的實驗。當時，整個研究團隊在獼猴大腦中植入了能同時讀取300個神經元信號的電極，通過網路信號連接到了遠在日本的機器人的「大腦」中。獼猴開始在跑步機上跑動時，接收到信號的機器人也開始隨之跑動，雙腿運動甚至更快。而當獼猴停下來，腦海中仍有跑步的意念時，機器人還在隨著指令不停跑動。

這個轟動的實驗，被尼科萊利斯帶到了2012年的TED演講台上。此時，腦機交互的研究已經漸入佳境，尼科萊利斯克服了兩個最重要的障礙。其一，重新創造觸覺。他們發現，其實大腦可以很快學習處理新型人工信息，從而創造出了可以讓脊椎損傷患者體驗腳踏實地感覺的「人工觸感」。第二，儘管無數次動物實驗證明通過手術在大腦中植入感測器是安全的，但其引起的倫理問題無法被忽略。尼科萊利斯受到科幻電影的啟發，創造出「腦電波穿感帽」，也就是幾年前被眾人熱議的ECG意念控制頭盔，讓整個研究徹底擺脫了科學理論的限制。

腦機交互實驗中，尼科萊利斯創造出「腦電波穿感帽」

其實，「再度行走」真正被確認亮相巴西世界盃開幕式，留給尼科萊利斯等人的時間不足15個月。

「這個項目激發了我的大腦潛力，我們是以『716』的工作強度去完成所有的研發的。結果證明，大腦遠比我們想像的靠譜。」尼科萊利斯坦言，除了茱莉亞諾·平托之外，「機械戰甲」操作者的備選名單中有其他7名癱患者，脊椎受傷，但大腦健康，仍然可以想像行走的過程。尼科萊利斯和其他科研人員為他們安排了集中專註力的密集訓練，促使其大腦發出驅動「機械戰甲」的信號。看到自己再度行走，一名患者激動地哭了出來。尼科萊利斯提及這一幕不免唏噓：「這是她癱瘓多年後第一次自己行走，我意識到自己的責任就是儘快讓『機械戰甲』普及開，讓更多人受益。」

實際上，不止是脊椎受損的患者，所有人都可以從腦機交互的研究成果中受益。比如，拆彈專家能遠程控制機器人拆除危險易爆品。又比如，太空迷不再需要支付昂貴的旅行費用，足不出戶，派出感應機器人登上火星，來一番星際旅行，也能領略不同於地球風貌的美景，順便感受到宇宙沙塵暴的威力。尼科萊利斯的研究無疑為人類描繪了一幅前所未有的新圖景。

尼科萊利斯在實驗室中

專訪尼科萊利斯

腦神經科學遠比人工智慧複雜

第一財經：最近人們都在討論以AlphaGo為代表的人工智慧與人類一流棋手對弈的新聞。人工智慧總是佔據上風，很多人擔心，未來人工智未來會取代人類，對人類形成威脅。你怎麼看這種觀點?

尼科萊利斯：我研究的領域和人工智慧雖然會有交集，但其實是兩個層次不同的領域。從現在人工智慧的表現來看，它之所以能多次戰勝人類棋手，關鍵是「快」。在短時間內迅速處理海量的數據，分析出所謂「最合理」、「最優化」的落子位置。但那僅僅是「快」而已，並沒有其他。人們所擔心的被人工智慧所取代，只能在某些領域發生，人工智慧無法成為人，它只能模仿人，即便是產生了所謂的人格，其實也是開發者賦予的模仿他自己或者他想要呈現的「人格」。

從我的角度來看，腦神經科學的複雜程度遠在人工智慧研發之上。對於大腦，即便是現在，我也只能說我們知道的還不夠多。但通過腦機介面，人類可以輕鬆地去控制機械設備，未來也可以控制人工智慧，可以說，它為人類提供了一種駕馭科技的新途徑。

第一財經：在《腦機穿越》一書中，你提到，在你最初接觸腦神經科學的時候，大腦功能區域論等傳統理論是佔據了主流。但你的研究直接以瓊恩·卡斯等人發表的最新研究成果作為基礎，肯定會遭到爭議和一部分人的否定。你是怎麼處理的?

尼科萊利斯：當時自己的研究的確不被人所理解的情況，這讓我很有挫折感。但幸運的是，這個令人難受的過程沒持續多久。瓊恩·卡斯的實驗不斷被其他腦神經科學家證實，「神經可塑性」迅速成為腦神經領域主流的理論。

其實，新的研究被人所接受的速度非常快。2011年6月，《腦機穿越》的英文版已經完成，我在巴西聖保羅交響樂團劇院召開了新書發布會。當時我就告訴在場媒體，在2014年的世界盃上，我會造出一種意念控制的機器，讓癱瘓者「再度行走」甚至踢球。他們中的大多數都覺得我是異想天開的瘋子。但到了2013年，巴西政府就同意資助「再度行走」項目了。當時，我向他們提議，要藉助世界盃讓更多人知道項目的研究成果。現在，所以人都知道「機械戰甲」了。有一次，我去澳大利亞的一個小城市旅行，和當地的兩個足球愛好者聊天，說到巴西世界盃，他們對「機械戰甲」印象非常深刻。得知我是發明人，他們激動地把我當成明星要合影簽名。

第一財經：除了奧運會，通過你的書，人們的確了解到腦機交互的各種研究成果。在書中，你將大腦的工作機制比作大選，這種比喻方式很巧妙，你是怎麼想到這種通俗易懂的表達方式的?

尼科萊利斯：為了尋找合適的表達方式，我的確想了很多種方案。當時正好看到新聞中的大選鏡頭，覺得腦海中靈光一閃，大選投票和大腦的工作方式頗有類似之處。更何況，說起大選，所有人眼睛都會發光，沒有比這更接地氣的比喻了。

科學研究最終是要造福全人類，雖然研究者總是孤獨的，但我要做的事情不僅是研究，還要儘快把研究成果和其中的故事、波折都以著作的形式表達出來，而且是以大多數人能夠看懂的方式。我想我在表達方面是有天賦的。我的母親是巴西暢銷童書作家，在她身邊多年耳濡目染，我習慣於動用各種想像力，將枯燥的科學術語和結論儘可能生動描述出來。

第一財經：腦機交互研究和實驗要持續很久，但你還在不斷寫書，很好奇你的工作和生活到底是怎麼樣的?

尼科萊利斯：我的生活永遠會和腦機交互的實驗交織在一起，講學、做實驗、寫報告和論文，研究不可能停下來。「機械戰甲腦」真正走入人們的日常生活，還有很多難關。腦機融合的應用前景無限，更何況那麼多人等著用「機械戰甲」獲得重新行走的機會。我從來沒有為了寫書停手頭的工作。即使現在我坐在喧鬧的咖啡廳接受採訪，下一刻空閑時，我就會打開筆記本電腦，埋頭寫作。寫《腦機穿越》我用了一年多時間。現在，因為有了經驗，我的寫作速度更快了。我已經在寫另一本書，是關於「機械戰甲」開發的過程。我要趁熱打鐵，希望人們了解它不只是因為足球。它的潛力不可估量。

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