腦機接口重大突破：癱瘓患者重新擁有觸覺，還能抓起雞蛋殼

本文是專業學術論文解讀，不做醫療建議。

腦機接口技術能幫患者重新恢復觸覺反饋了！

六年前，Keith Thomas 由于跳水事故導致四肢癱瘓。如今，研究人員利用腦機接口和 AI 算法解碼他的運動意圖，并通過電刺激驅動肌肉。

與此同時，手部傳感器將接觸信息反饋至感覺皮層，使他在完成動作時重新獲得一定的觸覺反饋。35 周后，他從完全無法抬手到能獨立吃飯、擦嘴，甚至還可以抓起空心蛋殼并保持不碎。

“坦白說，我曾經一度不知道自己是否還能活下去，甚至不知道自己是否還想活下去。而現在，我能感覺到有人握著我的手，撫摸到我的狗并感受到它毛茸茸的觸感，這種感覺真是難以言喻。”Thomas 此前在接受媒體采訪時表示。

過去幾年，大多數腦機接口只能讓患者手部動起來，相當于實現了對機械臂的控制，但通常對具體用了多大的力沒有清晰的判斷。

這次技術的突破在于，Thomas 不僅重新抓住了雞蛋殼，而且在 87% 的測試中都沒有捏碎它。這意味著，大腦不僅發出了動作指令，還重新獲得了觸覺反饋。

（來源：Nature Medicine）

Thomas 參與的是來自諾斯韋爾健康中心范斯坦醫學研究所團隊的一項人體臨床驗證，研究團隊稱，這是全球首個在人類受試者身上應用的“雙向神經旁路”（DNB，Double Neural Bypass）系統。

更重要的是這項技術促進了神經的可塑性，即通過神經系統中新連接和通路的形成，增強即時功能并實現長期改善。研究發現，即便腦機接口設備關閉后，Thomas 的運動能力仍持續改善了幾個月。近日，基于這項臨床試驗的相關論文已發表在 Nature Medicine 上 [1]。

“這項研究為未來的研究和實際臨床應用開辟了可能性，”研究團隊負責人、范斯坦醫學研究所 Chad Bouton 教授表示，“這種方法是治療癱瘓的新途徑，我們不僅僅是繞過患者的脊髓受損的部位，而是真正地幫助他們重塑神經系統。”

圖丨相關論文（來源：Nature Medicine）

2020 年 7 月，在一次跳水事故中，42 歲的 Thomas 由于脊椎 C4 和 C5 節段受傷，導致他胸部以下下失去運動和感覺功能。2021 年 10 月，他參與了范斯坦醫學研究所團隊為期三年的雙向神經旁路療法臨床試驗。

此前的植入式腦機接口研究，大多集中于將運動意圖轉化為光標、機械臂或數字設備的控制信號；也有少數系統通過神經肌肉電刺激，驅動患者自身肢體完成動作。多數方案仍以單向輸出為主，尚未同時兼顧感覺反饋與長期康復。

在這些案例中，醫生在患者大腦中植入一個或多個微電極陣列，完全繞過脊髓損傷部位，并使用刺激器激活目標肌肉。然而，這種方法的使用場景受限：只有在患者連接電腦時才產生效果，而電腦往往只能在實驗室中使用。

盡管此前的一些系統已經能夠驅動患者自身肢體或提供人工觸覺，但多數效果依賴設備實時運行，也很少同時實現運動、感覺反饋和設備關閉后的持續改善。

這項臨床驗證的突破在于，不僅幫助患者恢復運動還能夠實現重建觸覺。這意味著，既將大腦指令傳出去，又將觸覺信號傳回來，進而形成完整的“雙向”閉環。

（來源：范斯坦醫學研究所）

研究人員在長達 15 小時的開顱手術中，將五個微電極陣列植入 Thomas 的大腦，其中兩個用于解碼運動意圖，三個用于施加感覺刺激。經過數月的訓練后，他通過腦機接口技術實現了按照自己的意圖控制四肢活動。

與此同時，研究團隊將這些數據輸入機器學習算法，當 Thomas 想移動手時，算法就會向他的前臂肌肉提供所需的電刺激。其中，循環神經網絡負責從運動皮層信號中識別抓握意圖，深度強化學習系統則根據力傳感器數據動態調節輔助裝置的輸出，使抓握力度保持在安全范圍內。

（來源：Nature Medicine）

觸覺的持久性恢復是這項研究的重要突破之一。研究團隊設計了一種名為“皮層鏡像”的干預策略。整個系統形成了一個完整的閉環回路：先是大腦發出動作指令，然后指令驅動肢體完成動作，動作產生的接觸又通過傳感器回饋給大腦，使他最終能感受到自己的動作和觸覺。

在接受約 25 周的“皮層鏡像”配對干預后，Thomas 原本缺乏觸覺的右手腕區域對壓力刺激的敏感度出現改善。研究數據顯示，在接受約 35 周的經皮脊髓電刺激和活動訓練后，Thomas 的右臂力量提高了 86%，左臂力量則提高了 62%。

參與試驗之初，他甚至無法將手臂從輪椅扶手上抬起。現在，他已能將手抬到面部，并在系統輔助下完成進食、撓鼻子和擦嘴等日常動作。該系統在定制的 3D 打印設備中嵌入了傳感器，用于測量抓握物體時施加的壓力。

在空心蛋殼實驗中，強化學習系統開啟后，Thomas 將抓握力控制在安全范圍內的成功率達到 87%，未開啟時則為 27%。在另一項遮擋視覺的實驗中，感覺皮層反饋還幫助他判斷蛋殼是否已經進入手掌。

（來源：范斯坦醫學研究所）

雙神經旁路系統有望讓大腦、身體和脊髓能夠重新學習如何溝通，并在損傷部位形成新的通路。這項研究成果發表后引起了廣泛的關注，領域內的科學家稱贊了研究的創新性，但也有專家指出了該研究仍存在優化的空間：目前僅針對單個受試者，且未能完全康復。

倫敦國王學院講師 Letizia Gionfrida 表示，該案例似乎代表了“神經假體領域的一項非常重要的進步”。她表示，通過雙向信號傳輸恢復運動和感覺反饋是“新穎且重要的”。

“日常手部功能不僅取決于產生運動，還取決于接收感覺信息，從而指導雙手如何抓握、持握以及進行精細動作。”她說道。

卡迪夫大學講師 David McGonigle 指出，從研究的進展來看，目前案例中的觸覺功能只是部分恢復，距離理想中的完全恢復還存在一定距離。盡管尚未證實，但神經系統適應性的推測“很有吸引力”，而報告的運動功能改善“尤其令人印象深刻”。

這項研究首次在重度完全性脊髓損傷患者身上，將雙向腦機接口、脊髓神經調控、神經肌肉刺激以及 AI 控制整合進同一套系統。當腦機接口的作用不僅僅是替代神經系統工作，而是開始幫助神經系統重新學習，或許這預示著一種新的可能：正在從人與機器之間的接口，向治療神經系統方案過渡。

參考資料：

1.https://www.nature.com/articles/s41591-026-04498-0

2.https://feinstein.northwell.edu/news/the-latest/bioelectronic-medicine-researchers-restore-feeling-lasting-movement-in-man-living-with-quadriplegia

3.https://www.ft.com/content/65d60f8e-76fe-47c5-beca-cfd86629f929

4.https://www.theguardian.com/science/2026/jul/16/neural-bypass-brain-implant-paralysed-man-feed-himself-drink-from-cup

運營/排版：何晨龍

注：封面/首圖由 AI 輔助生成

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