看到自己的科研成果能帮助更多有需要的人，是一件特别幸福、特别酷的事情，这也是我的职业最让我着迷的地方。
2016年11月18日，神舟十一号飞船返回舱在我国内蒙古中部预定区域成功着陆，天宫二号与神舟十一号载人飞行任务取得圆满成功。中共中央、国务院、中央军委致电祝贺：“天宫二号和神舟十一号载人飞行任务圆满成功，首次实现了我国航天员中期在轨驻留，并开展一批体现国际科学前沿和高新技术发展方向的空间科学与应用任务，标志着我国载人航天工程取得了新的重大进展。”在这批国际前沿任务中，备受关注的是一项颇具科幻色彩的前瞻性实验：人类历史上首次太空脑-机交互。人-智能机器人联合探测将是未来航天发展的趋势，其人机高协同性的特点将对人机之间信息交互的层次性、信息量、普适性等提出很高要求，而脑-机交互就为航天员直接通过大脑与机器人之间进行自然高效的信息交流提供了极有前景的解决方案。
今天就让我们来了解这套神奇的太空脑-机交互实验系统的主要设计者——天津大学的明东教授。
也是一种“读心术”
人機交互，英文词条是：Human-Computer Interaction，直白的理解是人和计算机之间的互动，文雅点的说法是交互，有的解释说这里的计算机或者可以理解为“含有计算机的机器”。想到能喘气有思维，靠吃饭维持生命且有温度的人，与只能读懂0和1两种数字，靠电工作的冰冷的机器，二者之间发生互动，我的脑海里闪现出这样一个画面。我对机器人说，你能自己打自己一下吗？机器人说我怎么能打自己呢。我说那你来打我一下试试。机器人抡起“胳膊”就是一“巴掌”，于是我只有满地找牙去了。
明东团队研究的人机交互比这复杂，他们的研究内容是机器破译大脑的指令，同时传输并下达指令，让身体执行命令。这里的指令可以理解为“想法”，从这个角度来说，他的技术也可以理解为是一种“读心术”，不过这里的“心”不是心脏而是大脑。研究显示，大脑在想象或执行身体运动时都会伴随发生一种类似的“放电”行为。写到这里，我脑子里突然蹦出的词是在医院里能看到的“心电图”，以及心电图纸上的波形图。“读心”的过程是通过设备识别大脑执行某种特定认知任务时产生的相关脑电信息，以此判断大脑在“想什么”，譬如想举手，想抬腿，甚至是想伸舌头等，当然也可以是其他千奇百怪的想法，不过目前已有的研究成果主要还是集中在读懂大脑对肢体行为的想法。将脑电波与对应行为匹配的过程好像是破译密电码本的过程，人类大脑这部密码本的破译工作才刚刚起步，现在看到的也许仅仅是它第一页的前几行字。不过这并不妨碍我们对它未来广阔应用空间的畅想，等到那一天，男生女生谈恋爱不需要一次次的问爱不爱我，做个测试就清楚了。
破译大脑的想法并不是科学研究的终极目的，让科学为人类所用，改善现有的生活，克服人类的局限，是科学技术向前发展的动力所在。这一点是明东从开始研究的第一天起就树立的思想，也是他从事脑-机交互研究的初心。
只是想帮助人
故事要从明东读博士的时候说起。他在读博期间曾赴香港大学医学院矫形与创伤外科学系开展合作研究，在那里的经历深深地影响了他以后的学习生活。香港大学拥有国际著名的康复医学研究中心，中心收治了很多有运动障碍的患者，其中很多人是由神经系统疾病引起的。亲眼目睹了这些患者的痛苦，以及这些患者背后亲人们的痛苦，搞生物医学工程的明东深有感触。人的神经系统非常脆弱，一旦受损很难再生，因此患者的后期康复治疗非常困难，由此明东萌发了试图通过自己的专业帮助这些人的想法。
当时，脑-机接口技术刚刚兴起，这种技术的突出特点是它可以在人体大脑和计算机（或其他电子设备）之间建立一个新的信息输出通路，并且这个通路能够代替外周神经和肌肉组织传递大脑信息。如果能把脑-机接口和神经肌肉电刺激两种技术有效融合起来，给神经受损患者建立一条新的人工运动神经通路，那病人或许就可以重获康复的希望。
怀揣着理想回到现实的研究中来，十年如一日的付出，面前的人工神经康复机器人系统由“神工一号”升级到“神工三号”，成功路上的收获让明东倍感欣慰。成绩背后是无数次失败后的坚持，是量变到质变的积累。当谈及今天的成绩时，明东最常用的一个词就是“水到渠成”。一路走来，他记得更多的是同行和朋友的鼓励与支持，如数家珍的是一次次成功的喜悦，而这份精神上的收获足以抵消所有体力上的付出。每天1点后才睡觉，6点多就起床，没有节假日，带病坚持工作的事情，就好像是别人的故事，与自己无关，从来也不需要计投入产出比。
从2005年起，明东开始了脑-机交互用于神经康复的研究。首先是积累技术，为了满足不同的场景需求，寻找和优化更稳定可靠的解码技术与识别方法，他和同事们几乎重复了当时国际上所有的主流脑-机交互方式。
伴随着技术积累的不断成熟，应用问题逐渐提上日程，往哪里用呢？有句老话叫“说者无意，听者有心”，在一次和康复医生无意的聊天中，一种在康复临床领域的特殊治疗手段：运动想象疗法进入明东的视野。那时候他并不知道，这个契机不仅开启了他科学研究的新篇章，使脑-机交互技术找到了用武之地，更是开启了中风患者康复的新途径。
阳光就那么悄无声息地爬了上来，照亮了你的，我的，他的窗棱。
当中风遇上“神工”
运动想象疗法的核心要点是在大脑中反复进行运动想象，根据运动记忆，在大脑中激活某一活动的特定区域，从而达到提高运动功能的目的。虽然只是想象，但却可以通过改善运动技巧形成过程中的协调模式，给予肌肉额外的技能练习机会，有助于学会或完成运动。运动想象疗法在之前由于缺少可靠的工程实现方法，因在临床中的应用非常有限，而这对于“神工”技术来说正是前所未有的好机会。
康复科最大批的患者是中风病人，这部分患者由于血管梗阻或出血造成脑部神经传输系统损伤，最终大脑指令不能正常传输，表现为肢体运动障碍。如果通过训练型的脑-机接口，能够正确获得并识别大脑意图，同时将指令传达给肢体并完成动作，反复强化这一从大脑至肌群的正常兴奋传导通路，是否就可以有效地促进受伤部位的运动反射弧逐渐恢复呢？
