前言　大腦，真正的萬物創造者

2007年，當我的祖國巴西正式成為2014年國際足聯世界杯（下文簡稱世界杯）的主辦國時，我萌生了一個想法：向全世界觀眾介紹現代腦科學研究的前沿技術，并展示這項技術在改善人類生活方面的巨大作用。經過5年的籌備，我希望將一段科學演示放到世界杯開幕式的舞臺上。我想借此告訴所有人，一個“奇跡”正逐漸變得觸手可及。全世界有數百萬因嚴重脊髓損傷而癱瘓的患者，隨著科技的發展和對人腦基本運作方式的新的重大認知，神經科學家們離一個偉大的目標越來越近了，那就是幫助這些患者重獲行動能力。

在我設計的這段演示中，一位因脊髓損傷導致胸部以下完全癱瘓的巴西年輕人將為世界杯開出第一球。開幕式負責人聽到這個宛如天方夜譚的計劃后，當即問出了每個人都會提出的問題：“可是，截癱的人怎么踢出這一腳呢？”我的回答讓他更加困惑了：“通過大腦直接控制的下肢機械外骨骼。”我不慌不忙地說。

出人意料的是，主辦方竟同意了我的設想。

現在，難題到了我手上：我需要將它變為現實。

為此，我籌建了一個非營利性國際科學聯盟：“重新行走項目”（Walk Again Project）。在短短幾個月內，幾十名來自25個國家的工程師、神經科學家、機器人和計算機專家、物理治療師、康復護理師和技術人員加入了這個項目。接下來的18個月是我人生中最瘋狂的一段時光，對這個項目中的其他人來說可能也是如此。2013年11月，8名來自巴西的患者報名成為重新行走項目的志愿者，這是一群雖癱瘓在床，但心懷信念、意志頑強的人。此后的6個月，他們每天都按照一套獨特的流程進行訓練：最開始時，他們需要想象自己移動雙腿，如常行走。這個過程被稱作運動想象。在之后的訓練中，腦機接口儀器將記錄他們的腦電活動并進行解碼，得到的信息將被傳輸到下肢機械外骨骼。給患肢套上外骨骼，志愿者便可以通過運動想象，用意念控制自己的“機械腿”。

這一天終于來了。2014年6月12日下午3點33分，在這個涼爽的南半球冬日下午，朱利亞諾·平托（Juliano Pinto）（見圖0-1）努力挺直了軀干。他是重新行走項目的志愿者之一，在一個嶄新的機械座艙的支撐下，緊張地站在這片平整的綠草地的一角。此時的球場上有6.5萬名觀眾，而屏幕前有12億世界各地的觀眾。平托在他們的注視下，靜靜地等待創造歷史的時刻降臨。

在這個決定命運的冬日下午，我和24名重新行走項目的成員就站在平托身后1米遠的地方。象征著“吹響世界杯號角”的足球已經放在了他的右腳前。為了讓世界看清平托身上的外骨骼是怎樣運作的，我們在他身上貼了兩條LED燈帶，從頭盔連接到機械腿的底端。當外骨骼啟動時，燈帶將一閃一閃地發出耀眼的藍光。

我們準備好了！

平托已在輪椅上生活了近10年，他心中所有無處傾瀉的能量、無從排解的痛苦和無法觸碰的希望也已經積攢了10年之久，而它們將在這一瞬間隨著他右腿的運動全部釋放。僅僅6個月前，平托做夢也想不到自己這輩子還能完成這個簡單的動作。在他的大腦產生包含著運動指令的電信號后，連接外骨骼的計算機將他的想法翻譯成機械腿的運動序列。在那一刻，從頭盔開始沿著整條機械腿一直延伸至腳踝的LED燈帶閃爍的藍光快速變換為綠光和黃光。

時間仿佛停止了。在這令人難以忘懷的1秒鐘之內，在平托的身體和外骨骼的平衡系統的共同作用下，他的身體重心移動到了左腳上。然后，在機械金屬外殼的輕輕帶動下，他抬起右腿，擺出了純正巴西式腳法的架勢。抬到最高點時，平托的身體微微前傾，做好了全部準備，即將踢出這有史以來最令人難以置信的一腳。

接著，隨著平托的右腳撞擊足球，足球輕柔地從邊緣滾落到紅木平臺。他正站在這個平臺上，像10年前那樣挺拔地站著。他發出了響亮的、來自內心深處的吶喊，這是一聲用無數汗水換來的吶喊。平托攥緊了拳頭，在巴西灰色的天空下揮舞著，肆意慶祝著他的“進球”。這時才回過神來的我們感到無比震撼，一件了不起的事情剛剛發生了！我們跑向平托，將他團團抱住。這恐怕是世界杯史上參與慶祝的博士人數最多的一次了。在擁抱和親吻中，我們的淚水與平托的淚水交織在一起，他高聲喊道：“我感覺到了球！我感覺到了球！”這個簡單的句子深刻地概括了剛才發生的一切。

更多的驚喜還在前方。根據重新行走項目的臨床方案，患者需要定期進行神經檢查。這一開始僅僅是出于學術探究的目的，畢竟這些患者已經癱瘓多年，且受傷部位以下的身體失去了全部知覺。這些年中，患者們的臨床狀態不曾發生變化，因此，我們預計神經檢查中也不會出現不一樣的結果。然而有一天，一名女性患者告訴我們的物理治療師，她在海邊度周末時，她的雙腿14年來竟第一次感受到了陽光的熾熱。我們開始懷疑有一些不同尋常的事情正在發生。

美國脊髓損傷協會制定了一套用于評估脊髓損傷級別的標準。項目開始時，我們的8位患者中有7位被評為A級，這意味著他們在損傷部位以下的身體完全癱瘓，并失去了所有觸覺敏感性。有1位患者被評為B級，意味著盡管他的損傷部位以下也完全癱瘓，但仍保留了一部分感官功能。

到2014年8月時，收集到的數據讓我們難以置信。經過8個月的訓練，8位患者表現出明顯的臨床體征改善跡象：他們的雙腿正在重新獲得主動運動控制能力和觸覺感受，同時他們對腸道和膀胱的控制能力也有了提升。

這些結果讓我們非常驚喜，但是為了排除短暫臨床波動的可能性，我們在3個月后重復了這一整套神經檢查。2015年初，我們再次得到了令人難以置信的數據。所有患者都在穩定的臨床康復中，而且他們的運動、感官和內臟功能都得到了進一步改善。他們重新獲得了主動收縮臀部和腿部多處肌肉的能力，并且至少有3名患者在被懸吊起來時，能進行自主的腿部復合運動。其中1名患者甚至真正實現了在雙腿懸空時重新“行走”。

與此同時，我們將患者身體敏感度測試結果進行平均后，發現他們對疼痛更加敏感了。在脊髓損傷部位以下的多個身體部位，患者區分不同觸覺刺激的能力都有所提高。他們對壓力和震動的辨別能力也有了大幅提升。

2015年末，項目接近尾聲，7名患者（另外1名患者在2014年底退出了）都獲得了前所未有的神經康復，他們因此被重新進行了評級，并且全部被認定為C級，這說明他們現在僅僅是部分癱瘓了！平托就是一個極好的證明：現在，他的腳部有了基本的觸覺。

這并不是終點。到了2016年，包括平托在內的2名患者開始使用非侵入式功能性電刺激作為神經修復工具，即通過皮膚表面的微小電流幫助提高肌肉收縮能力。在加入重新行走項目之前，由于損傷太過嚴重，這樣的刺激對他們不起作用。現在，在輔助儀器的幫助下，他們可以在承受自身體重30%～40%的情況下，重新開始行走。截至2017年底，他們像這樣利用簡易的輔助儀器已經行走了接近5 000步。

通過進一步的臨床分析，我們發現該項目中的女性患者重新感受到了腹部收縮，這說明她們的月經可能正逐步恢復正常。其中一名女性的內臟功能和會陰部觸覺有了非常顯著的恢復，她因此決定再次嘗試懷孕。9個月后，她在臨盆時感受到了宮縮的如期而至，并成功生下了一名健康的男嬰。

除了這些出人意料的部分臨床康復案例，我們還發現，神經修復方案使患者重塑了對自我的認知。在他們的大腦中，機械外骨骼已經與軀體同化，真正成為身體的一部分！

這引出了一個重要的問題：這一切源于怎樣的機制或是怎樣的大腦屬性呢？是什么在以如此顛覆性的方式重塑患者的自我？它又是怎樣觸發如此顯著、前所未有的神經系統修復的呢？

或許很多人會認為，平托在那個下午踢出的一腳球是賽博格式半機械人時代的終極宣傳海報，或是對宣揚技術“增強”人體的超人類主義的認可。然而，我對此有完全不同的解讀。在大家贊嘆人類與機器的無縫融合時，我卻觀察到了人類的大腦又一次展示著它的力量，這是一種無與倫比的、鼓舞人心的自適應能力。在人類發展的歷史長河中，每當世界為我們呈現一種嶄新的可能性時，大腦便會釋放這股力量，迎接挑戰。

我希望充分證明這一種詮釋。同時，我想要論證我的一個觀點，那就是人類大腦是一種強大的有機計算機裝置，如今還沒有一種人類制造的機器能出其右，哪怕是其中最成功、應用最廣泛的數字計算機。于是，我很快意識到現代神經科學需要一種全新的理論，從而回答這一問題：經過幾百萬年的進化，人類大腦如何成為真正的萬物創造者？