每当听到「植入式可穿戴设备」这个概念的时候，不少人会感到畏惧。实际上，人工耳蜗植入在 80 年代就已经存在，植入式避孕工具也在 90 年代末期开始兴起。在今天，不论是关节置换手术还是起搏器的植入都涉及植入式设备的概念。许多植入式设备在维持病人生命体征以及提升生活品质等方面都扮演着重要角色，与此同时，植入式设备的体积也正变得越来越小。我们不难想象在将来，各种各样的植入式设备将会被植入于人体皮下，以监测人体的变化情况。随着科技和科学之间的联系愈发紧密，植入式设备势必会彻底颠覆人们的生活。 通过植入大脑的方式治疗疾病
面对某些重大疾病等危急情况，药物或手术等治疗方式或许已经起不到明显作用。在这种情况下，通过科技设备控制大脑的特定区域或许能够起到不错的效果。关于脑部疾病的研究发现，「迷走神经刺激疗法」（Vagus Nerve Stimulation）对于癫痫症的疗效非常显著。为了找出慢性疼痛、抗药性抑郁、纤维组织肌痛、强迫性神经官能症、帕金森症以及精神分裂症等病症的疗法，精神病理学神经技术领域的研究人员正专注研究「经颅直流电刺激疗法」（Transcranial Direct Current Stimulation）以及「经颅磁刺激疗法」（Transcranial Magnet Stimulation）。 深层大脑刺激疗法
倘若我们能让大脑刺激疗法再上一个台阶，更深层次的「大脑电击疗法」（也被称为「深层大脑刺激疗法」）可以治疗严重的强迫性神经官能症以及抑郁症等一系列的大脑疾病。在这种疗法的帮助下，专业人士可以针对引发相应病征的大脑区域进行刺激。电极将会被植入到人体脑部，一款整合有电池和脉冲发生器的设备将会被植入到人体的胸腔或腹腔部位，并通过电线与位于脑部的电极进行连接。在开关被打开的时候，设备将会释放出电流，这些电流会对大脑的神经纤维造成刺激。大脑的神经纤维携带有来自大脑原始区域的信息，这些信息和前额叶的行为有关。 随着人们对大脑认知的加深，植入式设备所能治疗的疾病种类将会越来越多。甚至有人推测，在不远的将来我们甚至能够通过植入式设备提升自身的记忆力和智力水平。植入式设备在为开发人员带来全新机会的同时，也带来了巨大的挑战。 通过大脑植入治疗麻痹
一组来自墨尔本（Melbourne）的科学家开发了一种只有火柴棒大小的植入式设备。这款名为「Stentrode」的设备或许可以让以无线方式控制的义肢早日实现。用户可以将这款设备植入至运动皮质附近的血管当中，设备将会接收来自大脑的信号，用户通过思考便可以和四肢连接在一起的外骨骼。设备可以将大脑所释放的电流信号转化为电脑可以识别的代码，电脑在接收到信号后将会支配外骨骼的运动，进而协助患者活动。Stentrobe 的成功之处在于它所植入的位置是血管，这就避开了复杂的大脑外科手术。 在 2017 年年末，澳大利亚的皇家墨尔本医院（Royal Melbourne Hospital）和奥斯汀医院（Austin Hospital）将会选取一组患有麻痹症的病人接受植入 Stentrode 设备的临床实验。如果这次实验能取得成功，这项技术将会在 6 年内实现商业化。 仿生眼也不远了
让患者恢复光明，甚至拥有超强视力的技术距离我们也不远了。在今年 1 月份，失明患者里安 · 路易斯（Rhian Lewis）接受了电子芯片植入手术，植入的位置是右眼视网膜的背部。 这款异常轻薄的视网膜植入芯片会被放置到患者的眼球内部，以取代受损的光受体。芯片能感应进入患者眼球的光线，并通过刺激视网膜内层神经细胞的方式向大脑传输信号（以视觉神经为介质）。芯片可以和植入至耳后皮肤的微型电脑实现连接，设备的能源来源于一种和皮肤兼容的电磁线圈。从外部看起来，这套设备就像是一款助听器。在手术完成后，只要患者的健康恢复到一定程度，设备就会被开启。通过操作一款细小的转盘，里安可以调节设备的灵敏度和对比度。此外，他还可以针对不同的情形对设备进行调节，以便获取最佳的视野。 对于那些已经厌倦了眼镜的人，「Bionic Lens」无疑是一个不错的选择。Bionic Lens 由「Ocumetics Technology Corp」生产，这家公司的目标是消除世界上所有的眼睛（包括隐形眼镜）。Bionic Lens 是 Ocumetics Technology 公司 8 年研究成果的产物，总研究费用高达 300 万美元。据称，这款产品可以让视力受损患者终身获得相当于正常水平 3 倍的视力，进而让他们脱离佩戴眼镜的困扰。根据预测，在未来 2-5 年来，单眼植入 Bionic Lens 的花费将会降低至 3,200 美元。 奇妙的避孕微芯
由麻省理工学院（MIT）出品的微芯片生物技术已经被应用到一项计划生育项目当中，这个项目由「盖茨基金会」（Bill and Melinda Gates Foundation）资助。这款可以通过无线方式控制的芯片可以在用户需要时释放出避孕药物。这款专为皮下植入所设计的微型芯片带有天线和电池，它在体内储存有一定剂量的荷尔蒙，可以在预设的时间间隔内准确地释放剂量。和其他避孕机制不同，但女性想要生育时，她们无需移除这款芯片，她们可以通过遥控器自行控制芯片的开关。 植入式的可穿戴设备将会让生活变得既简单又复杂
关于植入式 RFID 芯片（无线射频识别芯片）的研究已经持续了一段时间。人们可以通过植入在手中的芯片来解锁或发动汽车，这类芯片甚至还可以取代磁条。我们不难想象，在未来，许多目前和人体没有发生直接联系的事物将会因为植入式芯片的出现而彻底颠覆。在战争期间，这类芯片可以让人们快速识别对方的身份；而在和平期间，这类芯片则可以储存患者的病历信息。但也有人认为，RFID 芯片的移除工作非常简单，这有可能会引发一系列的身份和财务危机。同时，植入式芯片也不能免除被黑客入侵的危机，长期留在体内的芯片也会给医学带来不小的挑战。不论反对的声音有多少，这项技术已经存在，而且已经在一些领域中得到了成功应用。在未来，植入式芯片势必会让可穿戴设备大放异彩！ 文章来源：readwrite，由 TECH2IPO / 创见 阮嘉俊 编译，首发于 TECH2IPO / 创见
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智能在大脑里植入芯片之后，他“绕开”瘫痪，重新控制自己
Bendeict Carey
这项全新的科学技术并不能完全治愈瘫痪症状。研究人员表示，在这一系统能够为瘫痪患者提供有效的独立移动能力之前，他们还有许多工作要做。
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五年前，一位名叫伊恩·伯克哈特（Ian Burkhart）的大学新生在北卡罗来纳州外滩群岛的一处海滩下水潜入海浪。他遭遇了一起离奇的事故，在沙地上摔断了脖子。自此，他的双手和双腿永远失去了知觉。
周三，医生们报告称，在使用了一项科学技术，绕开、直接将思维意识传递到手部肌肉后，24 岁的伯克哈特已经能够重新控制他的右手和手指了。根据已知信息，医生们的这一研究是第一例四肢瘫痪患者肢体复苏的案例。
两年前，医生们在伯克哈特的大脑中植入了一枚芯片，并安排他坐在实验室里、通过电脑将植入的芯片和他手臂上的袖套连接在了一起。这样一来，他就能够通过勤奋反复的练习学会集中思想，让手倒出瓶子里的液体，拿起吸管搅拌液体。他甚至还可以弹吉他、玩电子游戏。
图说：瘫痪了的伊恩·伯克哈特正在玩一款吉他电子游戏。俄亥俄州哥伦布巴特尔纪念研究所的电气工程师尼克·安妮塔（Nick Annetta）正注视着他在玩。图片版权：The Ohio State Wexner Medical Center and Battelle
如今住在俄亥俄州都柏林的商科学生伯克哈特在一次采访中说：“太惊人了，要知道我的两只手都已经没有知觉了，我得看着我的手才能知道我是在握紧手指还是伸展手指。”他的伤让他胸部以下的肢体陷入了瘫痪，不过他的双肩和二头肌还略微能动上几下。
这项全新的科学技术并不能治愈。伯克哈特只有在实验室里和电脑相连时才能控制使用他的手。研究人员表示，在这一系统能够为瘫痪患者提供有效的独立移动能力之前，他们还有许多工作要做。
图片版权：The Ohio State Wexner Medical Center and Battelle
但是如今，神经工程学正在飞速发展。科学家们能够使用电脑植入设备破译脑信号，将它们和特定的活动联系匹配起来。此前，人们已经学会了利用他们的思维在屏幕上移动光标，猴子已经学会了通过神经信号熟练使用机械手臂，科学家们更是已经教会了部分瘫痪的猴子如何使用带有旁路系统的手臂。这项全新的研究证实，通过旁路（下达命令）的方式能够让不再与大脑直接相连的肢体恢复关键功能。
华盛顿大学感觉运动神经工程中心（Center for Sensorimotor Neural Engineering）主任拉杰什·拉奥（Rajesh Rao）表示：“从拿起并倒出某物到拿起搅拌棒这一系列动作，他们的表现给人的印象相当深刻。我们大家都希望可以尽可能地让这些瘫痪患者拥有更多的独立自主能力，这项技术对于这一目标而言是一大进步。”
受伤后，伯克哈特在亚特兰大接受了好几个月的康复治疗，之后他来到了家附近的俄亥俄州立大学继续接受治疗。在那里他告诉医生，他愿意参加实验性治疗。
“当时我在正确的时间来到了正确的地方，”伯克哈特说，“但这确实意味着我必须接受——我本来不需要做这种手术的。”
他的一些家人并不赞同他的这一决定。他们辩称，伯克哈特本来就已经经受了很多折磨，现在还要在他身上加诸手术的风险——考虑到手术效果的不确定性，这有点让人接受不了。
“伊恩要花时间进行康复，要把芯片放进大脑，然后把芯片拿出大脑——而且从长期来看，这根本不会给伊恩带来什么好处，”他的父亲道格·伯克哈特说道，“他这么做是为了大家，为了推动科学进步。”
伊恩说他没有这些顾虑。“我知道他们会小心待我，而且（我接受实验性治疗的过程中）出现的一些情况最终将可以帮助到那些和我一样的人——那么为什么不试试看呢。”
伊恩的父亲有一位高中友人，现在是一名神经外科医生。在拜访了他之后，伊恩的父亲改变了态度、接受了伊恩的决定。“伊恩让我想起了我的父亲，”他说，“他是那种很有干劲，很果断坚定的人。一旦他做了什么决定，他就会努力达成目标，不会畏缩后退。伊恩现在就是要去做他想要做的事。”
2014 年，俄亥俄州的一支手术团队为伯克哈特动了手术。他们使用大脑成像技术隔离了伯克哈特控制手部动作的那一部分大脑。这一区域在所谓的皮质运动区内，在他大脑的左侧、耳朵靠上一点的位置。在手术中，团队对受到影响的脑组织进行了大量的测试，进一步缩小了这一位置的范围。
俄亥俄州神经调节中心（Ohio State’s Center for Neuromodulation）主任兼手术医师阿里·雷扎伊医生（Dr. Ali Rezai）说：“我们花了一个半小时的时间去寻找确切的位置。”雷扎伊医生在这一区域移植了一枚橡皮头大小的芯片。这枚芯片有 96 根细丝一样的“微电极”，用于记录个人神经的刺激放电。
伯克哈特从手术中恢复过来以后，训练就开始了：他每周要在实验室接受大量的课程项目，尝试各种手部运动。放电模式由芯片挑选，并且会通过固定在他头骨后侧一处接口上、与电脑相连的电线运行。
巴特尔纪念研究所（Battelle Memorial Institute）是俄亥俄州哥伦布市的一家非营利组织，负责开发医疗设备和其他仪器。这家研究所的科学家设计了能够破译这些放电模式的软件。据巴特尔纪念研究所一位高级研究领导人员赫伯特·布瑞斯勒（Herbert Bresler）所言，每过一段时间都要重新校准一次程序代码。
布瑞斯勒表示：“随着学习的进行，电信号始终在发生改变，我们得适应那些改变。在伊恩·伯克哈特学习的同时，电脑也在学习。”
布瑞斯勒是这一持续项目的临时首席负责人。这一项目此前的负责人员查德·布顿（Chad Bouton）已经换了一份工作，不过他才是该研究的第一作者，其他作者还包括雷扎伊医生以及俄亥俄州和巴特尔纪念研究所另外十二名人员。
伯克哈特说，训练很累人。电脑屏幕上一个虚拟人像提醒他试试不同类型的运动。“我得非常、非常集中注意力，去做这些我原本做之前根本想都不用想的事儿，”他说，“但是它就像体育运动一样，你一再努力、一再练习，它就会逐渐变得容易起来。”
几个月后，伯克哈特就不需要再模仿虚拟人像了。雷扎伊医生说：“看着他第一次合上自己的手——那时候的感觉真的相当不真实。我们只是互相看看彼此，心想：‘好了，工作才刚刚开始呢。’”
经过一年的锻炼，伯克哈特能够拿起瓶子，把瓶子里的液体倒入罐子里，然后拿起吸管进行搅拌。医生们虽然很高兴，但他们说，要想让这一旁路系统变得实用、价格实惠，并且植入人体内的东西更少，还需要更多的改进，而且这些改进很可能要通过无线技术。但是目前对患者状况的改善已经足够大了。至少在实验室里，康复专家能够把伯克哈特的残疾状态从严重的 C5（功能性残疾）重新扳回不那么严重的 C7（指定功能缺失）。
目前，这一项目的资金（包括俄亥俄州、巴特尔纪念研究所和个人捐赠者提供的资金）预计将在今年使用完。伯克哈特正是通过这一资金感受到了运动能力恢复的体验。
“那之后就这个项目就难办了，我一直都很欣赏这一技术，”伯克哈特说，“如果我能把这东西带回家，它就能让我拥有更多的独立自主能力。现在我诸如穿衣刷牙等等所有事情都得依赖其他人，我只希望其他人能听到这一消息，知道还有希望存在。未来总会有办法让受到过这种伤害的人过上更好的生活吧。”
翻译 熊猫译社 钱功毅
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