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脑机接口技术能帮患者重新恢复触觉反馈了！
六年前，Keith Thomas 由于跳水事故导致四肢瘫痪。如今，研究人员利用脑机接口和 AI 算法解码他的运动意图，并通过电刺激驱动肌肉。
与此同时，手部传感器将接触信息反馈至感觉皮层，使他在完成动作时重新获得一定的触觉反馈。35 周后，他从完全无法抬手到能独立吃饭、擦嘴，甚至还可以抓起空心蛋壳并保持不碎。
“坦白说，我曾经一度不知道自己是否还能活下去，甚至不知道自己是否还想活下去。而现在，我能感觉到有人握着我的手，抚摸到我的狗并感受到它毛茸茸的触感，这种感觉真是难以言喻。”Thomas 此前在接受媒体采访时表示。
过去几年，大多数脑机接口只能让患者手部动起来，相当于实现了对机械臂的控制，但通常对具体用了多大的力没有清晰的判断。
这次技术的突破在于，Thomas 不仅重新抓住了鸡蛋壳，而且在 87% 的测试中都没有捏碎它。这意味着，大脑不仅发出了动作指令，还重新获得了触觉反馈。
（来源：Nature Medicine）
Thomas 参与的是来自诺斯韦尔健康中心范斯坦医学研究所团队的一项人体临床验证，研究团队称，这是全球首个在人类受试者身上应用的“双向神经旁路”（DNB，Double Neural Bypass）系统。
更重要的是这项技术促进了神经的可塑性，即通过神经系统中新连接和通路的形成，增强即时功能并实现长期改善。研究发现，即便脑机接口设备关闭后，Thomas 的运动能力仍持续改善了几个月。近日，基于这项临床试验的相关论文已发表在 Nature Medicine 上 [1]。
“这项研究为未来的研究和实际临床应用开辟了可能性，”研究团队负责人、范斯坦医学研究所 Chad Bouton 教授表示，“这种方法是治疗瘫痪的新途径，我们不仅仅是绕过患者的脊髓受损的部位，而是真正地帮助他们重塑神经系统。”
图丨相关论文（来源：Nature Medicine）
2020 年 7 月，在一次跳水事故中，42 岁的 Thomas 由于脊椎 C4 和 C5 节段受伤，导致他胸部以下下失去运动和感觉功能。2021 年 10 月，他参与了范斯坦医学研究所团队为期三年的双向神经旁路疗法临床试验。
此前的植入式脑机接口研究，大多集中于将运动意图转化为光标、机械臂或数字设备的控制信号；也有少数系统通过神经肌肉电刺激，驱动患者自身肢体完成动作。多数方案仍以单向输出为主，尚未同时兼顾感觉反馈与长期康复。
在这些案例中，医生在患者大脑中植入一个或多个微电极阵列，完全绕过脊髓损伤部位，并使用刺激器激活目标肌肉。然而，这种方法的使用场景受限：只有在患者连接电脑时才产生效果，而电脑往往只能在实验室中使用。
尽管此前的一些系统已经能够驱动患者自身肢体或提供人工触觉，但多数效果依赖设备实时运行，也很少同时实现运动、感觉反馈和设备关闭后的持续改善。
这项临床验证的突破在于，不仅帮助患者恢复运动还能够实现重建触觉。这意味着，既将大脑指令传出去，又将触觉信号传回来，进而形成完整的“双向”闭环。
图丨 Keith Thomas（左）与 Chad Bouton 教授（右）合影（来源：范斯坦医学研究所）
研究人员在长达 15 小时的开颅手术中，将五个微电极阵列植入 Thomas 的大脑，其中两个用于解码运动意图，三个用于施加感觉刺激。经过数月的训练后，他通过脑机接口技术实现了按照自己的意图控制四肢活动。
与此同时，研究团队将这些数据输入机器学习算法，当 Thomas 想移动手时，算法就会向他的前臂肌肉提供所需的电刺激。其中，循环神经网络负责从运动皮层信号中识别抓握意图，深度强化学习系统则根据力传感器数据动态调节辅助装置的输出，使抓握力度保持在安全范围内。
（来源：Nature Medicine）
触觉的持久性恢复是这项研究的重要突破之一。研究团队设计了一种名为“皮层镜像”的干预策略。整个系统形成了一个完整的闭环回路：先是大脑发出动作指令，然后指令驱动肢体完成动作，动作产生的接触又通过传感器回馈给大脑，使他最终能感受到自己的动作和触觉。
在接受约 25 周的“皮层镜像”配对干预后，Thomas 原本缺乏触觉的右手腕区域对压力刺激的敏感度出现改善。研究数据显示，在接受约 35 周的经皮脊髓电刺激和活动训练后，Thomas 的右臂力量提高了 86%，左臂力量则提高了 62%。
参与试验之初，他甚至无法将手臂从轮椅扶手上抬起。现在，他已能将手抬到面部，并在系统辅助下完成进食、挠鼻子和擦嘴等日常动作。该系统在定制的 3D 打印设备中嵌入了传感器，用于测量抓握物体时施加的压力。
在空心蛋壳实验中，强化学习系统开启后，Thomas 将抓握力控制在安全范围内的成功率达到 87%，未开启时则为 27%。在另一项遮挡视觉的实验中，感觉皮层反馈还帮助他判断蛋壳是否已经进入手掌。
（来源：范斯坦医学研究所）
双神经旁路系统有望让大脑、身体和脊髓能够重新学习如何沟通，并在损伤部位形成新的通路。这项研究成果发表后引起了广泛的关注，领域内的科学家称赞了研究的创新性，但也有专家指出了该研究仍存在优化的空间：目前仅针对单个受试者，且未能完全康复。
伦敦国王学院讲师 Letizia Gionfrida 表示，该案例似乎代表了“神经假体领域的一项非常重要的进步”。她表示，通过双向信号传输恢复运动和感觉反馈是“新颖且重要的”。
“日常手部功能不仅取决于产生运动，还取决于接收感觉信息，从而指导双手如何抓握、持握以及进行精细动作。”她说道。
卡迪夫大学讲师 David McGonigle 指出，从研究的进展来看，目前案例中的触觉功能只是部分恢复，距离理想中的完全恢复还存在一定距离。尽管尚未证实，但神经系统适应性的推测“很有吸引力”，而报告的运动功能改善“尤其令人印象深刻”。
这项研究首次在重度完全性脊髓损伤患者身上，将双向脑机接口、脊髓神经调控、神经肌肉刺激以及 AI 控制整合进同一套系统。当脑机接口的作用不仅仅是替代神经系统工作，而是开始帮助神经系统重新学习，或许这预示着一种新的可能：正在从人与机器之间的接口，向治疗神经系统方案过渡。
参考资料：
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
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注：封面/首图由 AI 辅助生成
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