一項發表在《自然·醫學》上的研究展示了一種新型腦機介面技術,成功讓一位因意外導致胸部以下癱瘓的男子恢復了雙手的運動功能和觸覺。這項突破由紐約范斯坦醫學研究所的團隊實現,為全球數百萬脊髓損傷患者帶來了新的希望。

患者基思·托馬斯(Keith Thomas)在2020年因跳水事故摔斷脖子,導致四肢癱瘓。2023年3月,他接受了一場長達15個小時的腦部手術,醫生在其大腦內植入了5組微電極陣列。這些電極負責採集與運動意圖相關的大腦訊號。

該技術的核心被稱為“雙神經搭橋”(double neural bypass)。當托馬斯產生手部運動的念頭時,植入的電極會捕捉到這些大腦訊號,並將其輸入一套機器學習演算法。演算法隨即解碼訊號,並向前臂肌肉傳送相應的電刺激指令,驅動肢體完成動作。與此同時,研究人員還利用貼附在皮膚表面的電刺激貼片,對脊髓和相關肌肉進行輔助刺激,以增強訊號傳輸。

這項技術的一大創新在於實現了感覺反饋的閉環。研究團隊在一款3D列印的裝置中嵌入了壓力感測器,用於測量托馬斯抓握物體時的力度。系統會根據壓力大小,反向向其大腦傳送電刺激,從而讓他重新產生觸覺感知。這使得精細操作成為可能,研究顯示,在系統輔助下,托馬斯有87% 的成功率能夠抓起並舉起空蛋殼而不將其捏碎。

經過35周的訓練,托馬斯的運動能力取得了顯著進步。他的右臂力量提升了86% ,左臂力量提升了62% 。他從最初無法將手抬至面部,逐漸恢復到能夠獨立完成撓鼻子、擦拭嘴巴等動作,甚至能夠自行進食。更令人鼓舞的是,這些改善效果在停止治療數月後依然得以維持。

研究團隊負責人Chad Bouton教授表示,這種方法代表了一種治療重度癱瘓的新思路,不僅僅是繞過損傷部位,更是在重新構建神經系統。其他科學家也對該研究將多種技術融合的創新性給予了高度評價,認為同時恢復運動與感覺的“雙向通訊”模式是神經假體學領域的一項重要進展。

不過,也有專家指出了研究的侷限性。卡迪夫大學的David McGonigle講師認為,目前的觸覺恢復仍是部分恢復,這項研究更像是邁向未來的重要一步,而非終點。倫敦國王學院的Letizia Gionfrida講師則強調了感覺反饋對於日常動作的關鍵作用,她解釋說,手部完成動作不僅依賴於產生運動,還需要感覺反饋來指導如何抓握和施加力度。目前該研究僅針對一名受試者,距離實現完全功能恢復仍有差距,但其展現出的神經可塑性潛力以及患者在實際生活中獲得的改善,無疑為未來的臨床應用打開了大門。