研究人员可以通过接口从外部获得沿 X、Y 和 Z 轴的线性加速度，他们设计了一种柔性印刷电路板以将 IMU 与 MCU 互连。另外，传感数据会通过蓝牙以 50Hz 的频率从 MCU 连续流传输到在台式 PC 上进行分析，并存储以供离线处理。
在实验过程中，向参与者随机发出与任意（2D 和 3D）和自然到达（3D）运动轨迹相关的语言提示，对于任意运动，应指示参与者在大约 1s 内执行运动，并从允许他们完成运动的位置开始。
而对于自然到达的轨迹，例如参与者被指示要抓取桌子上的两个不同目标物体（一个水瓶和一个笔），这通常需要两种不同的抓握方式，实验效果还有待改进，对抓握性能（例如成功率、抓握时间等）还要进行深入的客观评估。
不过，这种方法经验证具有临床可行性，可以部署在康复中心辅助瘫痪病人。因为相对于治疗同样重要的是，患者能够控制自己的肢体形成有益体验，能激发患者在治疗过程中的参与度，并最终获得更好的运动康复。
对于另一种方案，即从大脑读取神经信号并利用电刺激为瘫痪肌肉提供动力的研究，Bouton 团队在和著名的脑机接口项目 BrainGate团队合作。
BrainGate 最初是由美国布朗大学神经科学系的研究人员与生物技术公司 Cyberkinetics 共同开发的，该研究的目标就是“将思想转化为行动”。在 2000 年代初期，BrainGate 有很多开创性的工作曾发表在《自然》杂志上，即脑植入物从大脑的运动区域拾取信号，并使用这些信号控制各种机器，Bouton 曾与该团队合作，开发了机器学习算法来解密神经代码。
基于这些算法分析，在 2006 年，四肢瘫痪的人通过思考就能够控制计算机屏幕上的光标，使他们能够打开电子邮件并操作诸如电视之类的设备；在 2007 年，团队帮助因中风而瘫痪的妇女能用自己的想法操控电动轮椅；到 2012 年，该团队已能使瘫痪的妇女使用机械臂捡起瓶子。同时，其研究人员正在使用植入的电极刺激脊髓，使腿部瘫痪的人能够站立乃至行走。
图｜脑机接口操控机械臂（来源：BrainGate）
不过路还是要一步一步走，Bouton 团队读取来自大脑的信号以及刺激肌肉的科研重点，目前放在手上。
因为在与 BrainGate 团队一起工作的那段时间里，Bouton 曾在一次调研中询问了脊髓损伤患者的首要期望，大部分四肢瘫痪者都回答说，他们的首要任务是想恢复手臂和手的功能。
恢复手上的运动并不简单。人手具有 20 多个自由度，它可以具备灵活的移动和旋转的方式，远远超过腿部，这意味着要有更多的肌肉神经要刺激，是一个非常复杂的控制系统问题。Bouton 团队过去 20 年花了无数小时来刺激缠绕在患者前臂上的 130 套电极的不同组合，以确定如何控制手腕、手和每个手指的肌肉，但至今只能复制出手的部分动作。
值得关注的是，研究团队在健全和瘫痪的志愿者帮助下，建立了一个模型，这是一个如何映射到手部动作的数据库，它类似于一个助手，该助手接受了数千种不同场景数据的训练，开箱即用，能提供基本功能，例如打开和关闭手，随着时间的推移，他们将继续了解用户的意图，从而帮助实现对每个用户来说最重要的日常动作。
下一步，为了让人们从瘫痪的手中产生感知，不仅需要对手部进行多类传感器的微调，还需要在大脑的感觉皮层区域植入微传感器件，才能让手上非常特定的部位（比如指尖）在大脑中引起感觉，未来的一系列工作堪称充满挑战。
“神经搭桥”的其他思路
为脊髓神经“搭桥”，上面描述的更多是依靠“物理外挂”辅助，其实对于脊髓损伤修复难题上，来自中国科学院遗传与发育生物学研究所的再生医学研究团队，曾实践过另一种创新思路：给脊髓损伤病人移植结合间充质干细胞的神经再生胶原支架。
在 2015 年 1 月，该研究曾在中国武警脑科医院顺利完成了世界首例临床手术，团队经 10 余年努力，研制了基于胶原蛋白的神经再生支架，结合间充质干细胞，有望引导脊髓再生。
通常脊髓坏死部位会长出阻碍神经组织连接再生的“瘢痕”，从原理上来说，需要先把瘢痕清掉，再把支架材料填入，这样两端好的神经组织就能通过支架“桥接”，研究人员在支架上事先“种”好的干细胞，干细胞具有修复和再生功能，就能发挥作用完成修复，这一科研成果为脊髓损伤修复的临床研究开辟了新方向。
无论是比较赛博朋克的脑机接口＋可穿戴设备，还是运用生物再生技术进行“神经搭桥”，这些尝试都正在为脊髓损伤或瘫痪患者恢复肢体机能带来新的希望。
或许有一天，这些创新研究成果还能进一步融合，让瘫痪治疗技术实现历史突破。
