一项发表在《自然·医学》上的研究展示了一种新型脑机接口技术,成功让一位因意外导致胸部以下瘫痪的男子恢复了双手的运动功能和触觉。这项突破由纽约范斯坦医学研究所的团队实现,为全球数百万脊髓损伤患者带来了新的希望。
患者基思·托马斯(Keith Thomas)在2020年因跳水事故摔断脖子,导致四肢瘫痪。2023年3月,他接受了一场长达15个小时的脑部手术,医生在其大脑内植入了5组微电极阵列。这些电极负责采集与运动意图相关的大脑信号。
该技术的核心被称为“双神经搭桥”(double neural bypass)。当托马斯产生手部运动的念头时,植入的电极会捕捉到这些大脑信号,并将其输入一套机器学习算法。算法随即解码信号,并向前臂肌肉发送相应的电刺激指令,驱动肢体完成动作。与此同时,研究人员还利用贴附在皮肤表面的电刺激贴片,对脊髓和相关肌肉进行辅助刺激,以增强信号传输。
这项技术的一大创新在于实现了感觉反馈的闭环。研究团队在一款3D打印的装置中嵌入了压力传感器,用于测量托马斯抓握物体时的力度。系统会根据压力大小,反向向其大脑发送电刺激,从而让他重新产生触觉感知。这使得精细操作成为可能,研究显示,在系统辅助下,托马斯有87% 的成功率能够抓起并举起空蛋壳而不将其捏碎。
经过35周的训练,托马斯的运动能力取得了显著进步。他的右臂力量提升了86% ,左臂力量提升了62% 。他从最初无法将手抬至面部,逐渐恢复到能够独立完成挠鼻子、擦拭嘴巴等动作,甚至能够自行进食。更令人鼓舞的是,这些改善效果在停止治疗数月后依然得以维持。
研究团队负责人Chad Bouton教授表示,这种方法代表了一种治疗重度瘫痪的新思路,不仅仅是绕过损伤部位,更是在重新构建神经系统。其他科学家也对该研究将多种技术融合的创新性给予了高度评价,认为同时恢复运动与感觉的“双向通信”模式是神经假体学领域的一项重要进展。
不过,也有专家指出了研究的局限性。卡迪夫大学的David McGonigle讲师认为,目前的触觉恢复仍是部分恢复,这项研究更像是迈向未来的重要一步,而非终点。伦敦国王学院的Letizia Gionfrida讲师则强调了感觉反馈对于日常动作的关键作用,她解释说,手部完成动作不仅依赖于产生运动,还需要感觉反馈来指导如何抓握和施加力度。目前该研究仅针对一名受试者,距离实现完全功能恢复仍有差距,但其展现出的神经可塑性潜力以及患者在实际生活中获得的改善,无疑为未来的临床应用打开了大门。