双重神经 bypass 恢复触觉与运动,双通道脑机接口里程碑

距离潜水事故导致当时42岁的基思·托马斯胸部以下完全瘫痪、失去运动和感觉近六年后,他现在可以自己进食、用杯子喝水,并感受到握手的压力。这一变化来自”双重神经 bypass”(DNB),一种同时恢复运动和感觉的混合脑机接口(BCI)神经假体。

由纽约范斯坦医学研究所的查德·布顿领导的团队于7月16日在《自然医学》杂志上发表了这一成果,这是BCI首次产生持久的神经恢复,在刺激关闭后仍持续数月。

“该领域一直在等待双向系统能够在人类身上发挥作用的证据,”范斯坦研究所教授兼先进工程副总裁布顿说。”我们现在有了这个证据。”

双重 bypass 的工作原理

DNB系统有两条并行通路。在运动侧,植入托马斯大脑的五个微电极阵列(共224个电极)——两个位于初级运动皮层(M1)用于读取运动意图,三个位于初级体感皮层(S1)用于传递触觉反馈——连接到一台运行长短期记忆(LSTM)递归神经网络的笔记本电脑。该网络将神经信号解码为四种手部状态(休息、张开、闭合、伸展),准确率达84.6%,仅使用128个M1通道中的10个通道,无需重新训练即可维持超过五个月。

深度强化学习智能体实时调节抓握力,实现精细操作。解码后的指令驱动颈椎经皮脊髓刺激贴片、前臂神经肌肉电刺激以及定制的3D打印主动矫形器。

在感觉侧,指尖和手掌的力传感器检测压力,皮层内微刺激将模式化的电脉冲传递到S1,产生触觉感知。团队称之为”皮层镜像”的新型干预手段,将在想象或实际接触过程中从S1记录的神经活动模式回放到同一区域,驱动神经可塑性和持久的感觉恢复。

测量结果

在35周的试验中,托马斯的右臂力量提高了86%,左臂力量提高了62%。他在保持对话的同时抓握蛋壳等中空精细物体的成功率达到87%。手腕恢复的触觉敏感度从单丝测试中的100克检测阈值降至10克。感觉改善在刺激停止后持续了两个多月。

在两年的随访中,手臂力量和感觉的改善仍然存在,表明是长期的神经可塑性变化而非暂时的辅助效果。

单病例研究,但需谨慎

该研究是一项单参与者、开放标签的可行性试验(N=1),专家警告说,结果可能无法推广到具有不同损伤水平或原因的其他个体。托马斯的特定损伤——潜水事故导致的完全C4感觉/C5运动四肢瘫痪——代表了一种特定的病变特征。

“该手术需要15小时的开颅手术,患者部分时间需保持清醒以确认电极位置,”范斯坦研究所的主要作者桑托什·钱德拉塞卡兰说。”这不是一个简单的手术。”

2023年3月8日,托马斯在纽约曼哈塞特的北岸大学医院手术中被唤醒,以提供实时反馈,确认电刺激在正确位置产生了感觉。由神经外科医生阿什什·梅塔领导的手术团队利用这一反馈在闭合前调整了电极位置。

《STAT新闻》采访的独立专家对实际可扩展性提出了质疑。DNB需要数月的术前MRI映射、大型手术团队以及持续的AI重新校准。一些最令人印象深刻的功能性结果——精细抓握、稳定自主进食——需要连接到实验室的计算机系统。在实验室外持续存在的改善则较为有限。

“这对一个人来说是非凡的结果,”一位匿名向《STAT》发言的专家说。”问题是能否为100人或1000人做到这一点。”

前进方向

范斯坦团队目前正在招募最多三名四肢瘫痪患者参与扩大试验。DNB技术在2024年被《时代》杂志评为”最佳发明名人堂”。该团队还在探索在卒中康复、多发性硬化症和创伤性脑损伤中的应用。

“大脑具有可塑性,”布顿说。”我们正在证明,只要给予正确输入和输出,它就能以我们认为不可能的方式重新连接。”

婷 翻译

Sources

Chandrasekaran S, Wandelt SK, Jangam A, et al. “Double neural bypass restores volitional movement and tactile sensation in a person with tetraplegia.” Nature Medicine 32, 2591-2601 (2026). DOI: 10.1038/s41591-026-04498-0

Broderick OR. “Brain implant restores the sensation of touch in a person with quadriplegia.” STAT News, July 16, 2026. https://www.statnews.com/2026/07/16/brain-computer-interface-implant-restores-sensation-double-neural-bypass/

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