2023第一届「心智与脑科学」 - 心理、神经、与大脑 科普写作征文
A 组心智与脑科学－佳作：阳明交通 赖Ｏ徽
透过数码桥梁植入物以绕过原先脊髓之控制方式，使大脑未受伤的运动控制区可以顺利控制四肢之运动，透过实验确认肌肉运动在大脑上的反映区域和经过人工智能思想解码器后之电信号进行匹配以达成后续之运动控制。
脊髓损伤的治疗技术在近十年有了重大的进展，2016年时，来自瑞士洛桑联邦理工学院的Courtine 博士和Brown大学的Borton博士与团队开发了无线的脑脊接口装置使瘫痪的猴子可以再次行走，但此装置的开发并非代表瘫痪问题被解决，其作用仅是在正确时间提供四肢应弯曲或站立之电信号以辅助行走，『Grégoire Courtine表示「他希望他和同事们开发的系统能够在“未来10年内”转移到人类身上使用与进行治疗，这有助于康复并“改善康复和生活品质”」』。而Borton博士在之前的研究中开发了结合微电极之无线传感器，应用于本实验中可以纪录来自大脑运动区域所发出的脉冲讯号，并传输讯号至无线脑脊接口。但本实验中须注意的是四肢之运动仅有部分由脑部控制，更多时候四肢行动是来自脊髓和反射系统之运作。『Borton博士指出「大脑若发出让四肢移动的命令是必须在几毫秒内发生的」』，这也说明了当时的传感器传输技术还无法顺利让人类自主透过大脑意识控制四肢，仅有作为辅助工具的能力。
而在2023年，发表于Nature的一项研究中，研究员表示「可以透过名为数码桥梁之植入物在大脑和脊髓之间建构起一座连接的桥樑，可以绕过原先受伤的脊髓部分，使受试者可以再次站立与行走」，与以前的实验不同的是在以前的刺激治疗中，受试者Oskam先生认为虽然刺激手术有效，但其刺激之模式会使他在运动时感到自身和四肢之间有种隔阂感，但这次的实验上，新技术的开发使他觉得「现在是由我控制着刺激感，而非像以前被刺激感控制着。」
此项技术被称为大脑-脊柱接口(BSI),透过人工智能思想解码器针对大脑中发出的电信号解读，并将其与对应之肌肉运动匹配，产生后续连贯之动作。
那么要如何知道需匹配的部位为何呢?其实是透过机器学习的方式，观察各部位肌肉进行移动时，在大脑中有哪些特定的区域活化，将这些区域标记完成再透过项身体部位发射电信号以调整人的运动。经过一年的实验后，在不依靠关闭脑脊接口辅助下，Oskam先生能够自己行走、上下车、在实验上看到负重或是平衡测试上都相较原先进行植入前有大幅进步。
然而看似完美的技术中，好坏当然是一体两面的。技术上的突破使下半身瘫痪者可以有重新再站立、行走的机会，但这样的实验是侵入性且需要进行多次调整的，隐藏在成果后的是无数次的手术和物理治疗、复健。并且也如同Newcastle University 的神经科学家Andrew Jackson所言「脑技术的开发和大脑控制之间的哲学界限变得更加的模糊」，对于人伦上的道德以及个人隐私信息，人们是否可以坚持并保有最低底线的遵守规范，这是有待商榷的问题，不过不可否认地，本次实验的进展确实为下肢瘫痪者带来一线曙光。
1.关键词
脑机接口,BMI,脑脊柱接口,BSI,数码桥梁,digital bridge,人工智能思想解码器,artificial intelligence thought decoder.
2.原始论文
Lorach, H., Galvez, A., Spagnolo, V. et al. Walking naturally after spinal cord injury using a brain–spine interface. Nature 618, 126–133 (2023)
Capogrosso, M., Milekovic, T., Borton, D. et al. A brain–spine interface alleviating gait deficits after spinal cord injury in primates. Nature 539, 284–288 (2016)
3.新闻来源
The New York Times: Brain Implants Allow Paralyzed Man to Walk Using His Thoughts
https://www.nytimes.com/2023/05/24/science/paralysis-brain-implants-ai.html?smid=url-share
Wireless Brain-Spine Connection Overcomes Paralysis in Monkey
https://www.nytimes.com/2016/11/10/science/wireless-brain-spine-connection-paralysis.html?smid=url-share
4.其他相关连结
EPFL-Full professor Grégoire Courtine
http://courtine-lab.epfl.ch/