人类控制麻醉猕猴“梦中行走”，我国实现非侵入式脑机接口新突破

近期，海南大学生物医学工程学院脑机芯片神经工程团队联合北京天坛医院与瑞神安医疗发布了题为《WukongBot: a proof of concept of a brain-spine interface based on noninvasive BCI for spinal cord injury in a monkey》的研究成果。该研究提出了一类基于非侵入式脑机接口的脑脊接口原型，实现了人类受试者通过意图信号控制麻醉猕猴左右下肢的小幅迈步动作，验证了非侵入式 BCI 驱动 EES 引发运动功能的可行性，为未来脊髓损伤患者提供了一条新的技术发展路线。

脊髓损伤（SCI）会造成严重的运动障碍，是全球范围内的重要公共卫生挑战。在我国，目前约有 374 万名患者，每年新增病例接近 9 万例。恢复自主行走能力始终是瘫痪患者最核心的康复需求。近年来，硬脊膜外电刺激（Epidural Electrical Stimulation, EES）作为一种面向 SCI 的新型神经调控技术逐渐受到关注。2023 年，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）团队报道了全球首例脑脊接口临床应用案例，患者借助植入式脑机系统直接调控体内的脊髓刺激装置，从而重新获得对步态的自主控制，使大脑与脊髓之间的神经信息得以重新建立连接。

海南大学与天坛医院在该领域已开展系统研究，不仅发表了国内首个较大样本量的 EES 疗效研究，还在海南完成了首例面向 SCI 患者的 EES 治疗实践，帮助一名 12 岁的儿童重返校园。

在本次动物实验中，研究团队在猕猴 T12–L2 区域植入硬脊膜外刺激电极，并将刺激器置于背部侧方。研究人员首先在麻醉条件下，通过肌电（EMG）反馈对电极组合及刺激参数（电流、频率、脉宽）进行筛选与优化，以诱发下肢单关节活动。最终确定的参数为 4.6 mA、20 Hz、400 μs，可分别引起双侧髋与膝关节的基础运动。在人—猴在线脑脊接口实验中，受试者的运动意图经实时解码后直接驱动猕猴体内的 EES 装置，以时空序列刺激腰段脊髓靶点。结果显示，麻醉猕猴能够在刺激控制下产生双腿交替的小幅迈步动作。这是首个利用非侵入式 BCI 驱动 EES 以引发运动行为的脑脊接口概念验证研究。

该成果为恢复瘫痪患者的运动能力提供了新的方法学思路。不过，研究仍存在局限性，例如实验条件的可控性较高、解码稳定性及长期应用情况尚未验证，对于更复杂的日常行为是否适用也有待进一步探究。团队下一步将基于自研的高通量刺激芯片与电极实现更精细的脊髓调控。此外，本研究所采用的刺激电流高于感觉阈值（与 EPFL 报道类似），因此对于仍保留部分感觉功能的 SCI 患者，仅依靠 EES 产生被动运动可能并不舒适。但研究团队指出，这类患者仍可能从长期的电刺激康复训练中获得明显获益。

论文来源：BIO Integration

论文参考：DOI:10.15212/bioi-2025-0171