一项具有里程碑意义的脑机接口技术，帮助一名因游泳事故导致胸部以下瘫痪长达六年的男子，重新获得了自主进食和用杯子喝水的能力。这项脑机接口治疗通过在大脑植入电极，绕过受损脊髓建立人工神经信号通路，不仅恢复了部分肢体控制能力，也重建了对触碰、温度等触觉信号的感知。
技术背景与患者故事
来自纽约马萨佩夸的基思·托马斯（Keith Thomas）在2020年7月跳入游泳池时不幸摔断颈椎。昏迷后醒来时，他看到前院停着一架直升机，随后被紧急送医抢救。“第二天我甚至无法动弹，”他说。
2021年，托马斯同意参加这项脑机接口临床试验。在接受治疗前，他甚至无法把手臂从轮椅扶手上抬起。经历脑部电极植入手术和数月康复训练后，他终于再次获得了移动四肢的能力，生活自理水平明显提升。
核心技术：“双重神经旁路”系统
研究团队为托马斯配置了一套脑机接口系统，被称为“双重神经旁路”。这套系统不仅帮助他恢复手臂与双手的运动功能，还能把触觉信号反馈回大脑，重建一定程度的感觉能力。如今，他已经能够感受到姐姐握住自己手时的温度，以及抚摸爱犬皮毛时的真实触感。
具体工作原理如下：
- 运动指令回路：植入大脑的电极负责识别托马斯在想要抬手、伸手或移动手臂时产生的神经信号，随后将这些信号传输至手臂和双手，驱动肢体完成相应动作。
- 触觉反馈回路：安装在手掌、手指和拇指上的压力传感器可以检测手部与外界物体的接触情况，并把相关信息反馈至大脑，从而模拟触觉体验。
- 完整神经回路：这一人工构建的完整神经回路，让大脑能够发出动作指令、执行动作并接收感觉反馈。在测试中，该系统甚至帮助托马斯处理蛋壳这类易碎且需要精细控制的物品。
训练成果与功能恢复
相关研究成果发表于《自然·医学》期刊。论文介绍了托马斯经过35周系统训练后所取得的康复进展：
- 右臂力量提升了86%
- 左臂力量提升了62%
- 在试验初期，他无法将双手抬到面部；而现在，他已经能够独立完成挠鼻子、擦脸等日常动作。
更值得关注的是，这项脊髓损伤康复技术似乎在一定程度上促进了托马斯神经系统的重塑，使部分手部运动功能和感觉能力得以恢复，而且即使在脑机接口系统关闭后，这些改善仍能保留。
“皮质镜像”技术：重建触觉感知
研究人员还研发出一种名为“皮质镜像”的技术，用于进一步增强托马斯的触觉恢复效果。具体方法如下：
- 记录托马斯在想象自己被触碰时的大脑活动模式
- 按照相同模式刺激其大脑感觉区域
- 同时结合皮肤和脊髓的同步刺激训练
经过25周针对右腕的专项训练后，托马斯在一处自事故发生以来始终麻木的区域，重新恢复了触觉感知。
专家观点与未来展望
这项技术的主要开发者、费恩斯坦医学研究所教授查德·布顿（Chad Bouton）表示：“近期随访显示，上述改善在两年多后依然存在，这令人备受鼓舞。”
布顿同时指出：“多年来，我们一直希望真正攻克运动功能与触觉感知的双重恢复，并实现持久效果。我相信未来还会持续取得进展，这项技术将惠及全球数百万真正需要它的人。”
目前，这项脑机接口技术究竟能够在多大程度上恢复瘫痪患者肢体功能和感觉能力，仍需进一步评估。研究团队表示，未来还需要纳入更多患者开展临床试验，以验证该方案对不同类型脊髓损伤患者的适用性和长期效果。
常见问题解答
Q1：托马斯使用的“双重神经旁路”系统是如何工作的？
A：该系统通过植入大脑的电极捕捉托马斯在想要移动手臂时产生的神经信号，再把这些信号传输到手臂和双手以驱动动作；与此同时，手部压力传感器会感知接触信息并将信号反馈至大脑，模拟触觉体验。整个过程构成了一个完整的人工神经回路，使大脑能够发出指令、执行动作并感知结果，甚至可以处理蛋壳这类易碎物品。
Q2：“皮质镜像”技术是什么？它对触觉恢复有什么效果？
A：“皮质镜像”是研究人员开发的一种用于促进触觉恢复的训练方法。研究团队先记录托马斯在想象被触碰时的大脑活动模式，再以相同模式刺激其大脑感觉区域，同时结合皮肤和脊髓的同步刺激。经过25周针对右腕的专项训练后，托马斯在事故后长期麻木的区域重新恢复了触觉，而且随访结果显示，这种改善在两年后依然存在。
Q3：脑机接口系统关闭后，托马斯的手部功能还能保留吗？
A：根据研究结果，这套脑机接口系统似乎在一定程度上促进了托马斯神经系统的重塑，使部分手部功能和感觉能力得以保留，并且在系统关闭后仍然存在。研究人员表示，在超过两年的随访中，这些改善依旧持续，但目前技术究竟能恢复到什么程度，还需要更大规模的临床试验进一步验证。
小提示：脑机接口技术目前仍处于临床试验阶段，并非所有脊髓损伤患者都适合应用。如果你或身边的人对这类脑机接口治疗、瘫痪康复技术感兴趣，建议先咨询专业医疗机构，了解是否符合参与临床试验的条件。