十年数据见证脑机接口安全飞跃，助患者重拾失落的“触觉”

一个人使用脑机接口来操作机械臂。

• 图源：匹兹堡大学医学中心和匹兹堡健康科学中心

截肢或脑脊髓损伤会限制人们与周围世界互动的方式。脑机接口（BCI）将人体与仿生肢体等技术连接起来，使用户能够以全新的方式与环境互动。

在不断发展的领域，研究人员持续开发新型脑机接口（BCI）设备，并不断提升现有设备的功能。11月17日，在圣地亚哥举行的神经科学学会年会——2025年神经科学大会上，科学家们分享了新的数据，强调了某款设备的安全性。他们还介绍了一种磁微测量新兴技术，该技术最终可能会丰富BCI开发人员可用的工具套件。

没有两例截肢或损伤是完全相同的。但该领域的最终目标是扩大这些设备的规模，使其能够商业化并供用户使用。匹兹堡大学物理医学与康复系副教授、小组成员罗伯特·高特表示，由患者和学术研究人员参与的小规模研究为企业最终开展更大规模的试验奠定了基础，也为监管机构最终批准其上市铺平了道路。

“我们真心希望能够研发出真正对人们有益、能够改善他们生活质量的设备。如果这些研究仅仅停留在学术实验室里，我们就永远无法实现这个目标。”高特说

◉利用微型磁铁改善运动

脑机接口（BCI）依靠来自身体的信号（例如脑电活动）来驱动。获取这些信息是一项挑战。电子传感器可以放置在皮肤或颅骨上，但这种间接测量方式可能会产生混乱的数据。有些设备需要直接植入体内，虽然这可以提高信号质量，但却需要进行侵入性手术。

麻省理工学院的研究生克里斯托弗·沙拉尔（Christopher Shallal）展示了磁微测量技术的初步研究成果。这项新技术旨在为假肢提供动力。它使用植入肌肉中的芝麻粒大小的磁珠来采集信号。

“我们了解到，微小的磁珠可以解锁大量的肌肉信息，这表明可以实现直观的假肢控制，我们希望将其作为一种与人体交互的新方式引入，”沙拉尔说。

在对火鸡进行评估后，沙拉尔的团队已成功将这些磁珠植入三名膝下截肢患者体内。这些患者利用这些微型磁体以及外部传感器阵列来控制仿生踝关节。这项临床研究是他们首次开展人体试验，沙拉尔表示，受试者在植入后长达一年的时间内均未出现与磁珠相关的并发症。

“作为控制假肢的经典肌电图记录的替代或补充方法，这看起来确实令人鼓舞，”犹他大学生物医学工程系名誉教授格雷戈里·克拉克（Gregory Clark）说道，他并未参与这项研究。

◉十年安全数据

脊髓损伤患者通常会丧失损伤部位以下的活动能力。脑机接口（BCI）可以通过植入运动皮层的电极阵列来记录脑电活动，并以此驱动机械臂运动，从而帮助恢复运动功能。然而，高特强调，运动并非全部——感知外部世界的能力对于有意义且有效的互动也至关重要。

“我们现在还希望能够从机械肢体（例如机器人上的触觉传感器）获取信息，并将其传递回大脑，从而恢复触觉，”高特说道。他还补充说，他的团队通过对患者体感皮层（大脑中负责处理全身感觉信息的区域）进行微电刺激来实现这一目标。接受这种刺激后，用户就能更快、更高效地使用机械肢体移动物体。

高特指的是一种名为Blackrock NeuroPort电极阵列的特定植入物。他的团队对五名受试者进行了研究，评估了该植入物的应用情况，其中一人十年前就接受了植入。多年来，受试者通过脑刺激在双手感受到感觉的位置始终保持不变。该装置本身并未影响除这些感觉功能之外的其他活动，而且很少出现非自主的、持续的感觉。

高特表示，这项安全数据汇总旨在证明“通过对大脑进行长期微刺激来恢复触觉是安全有效的”。

触觉的重要性怎么强调都不为过——克拉克指出，我们用同一个词来指代我们的情感。他说，能够感受到并真实地移动假肢手，决定了这只手是像工具一样，还是真正成为使用者身体“融入”的新组成部分。

安全数据是推动脑机接口设备发展的关键。克拉克表示，虽然这项研究不像那些详细介绍新技术的引人注目的研究那样令人眼前一亮，但它“极其重要，因为如果不安全，就不会被使用。”

文章来源 | Brainfacts