Nature Medicine：脑机接口帮助渐冻症患者交流及居家办公

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

六年前，凯西·哈雷尔（Casey Harrell）被诊断患有肌萎缩侧索硬化症（ALS），这是一种俗称为“渐冻症”的运动神经元疾病。著名物理学家霍金正是因为患有这种疾病而被禁锢于轮椅之中。

2023 年，已经因病情进展而严重瘫痪和构音障碍的哈雷尔，接受了脑机接口（BCI）植入手术，研究人员在他的大脑言语运动皮层植入了 256 根微型电极，这些电极通过连接在头骨上的钛合金基座与电子记录设备相连。在研究人员的帮助下，他开始在实验室中使用脑机接口设备来解码自己的语言，将他大脑中的神经活动转换为屏幕上显示的文字，该设备还配备了一套文本转语音系统，将这些句子使用合成的哈雷尔患病前的声音朗读出来。随后，研究人员对哈雷尔及其护理人员进行了培训，让他们能够在家中操作该脑机接口系统。大约 40 周后，他已能够独立使用该脑机接口系统。

如今，这一脑机接口系统帮助哈雷尔实现了每分钟平均 56 个单词的交流速度，这也帮助他在家中操作电脑、发送短信和电子邮件，并继续全职工作。

2026 年 6 月 15 日，加州大学戴维斯分校的研究人员在Nature Medicine期刊发表了题为：Long-term independent use of an intracortical brain–computer interface for speech and cursor control（长期独立使用大脑皮层内脑机接口实现语音和光标控制）的研究论文。

该研究分析了哈雷尔在家中使用脑机接口近两年的情况，这也是迄今为止大脑皮层植入脑机接口用户的最全面的数据集和持续时间最长的语音交流记录。该研究涵盖了脑机接口植入手术后近 23 个月的结果，哈雷尔在 397 天中有 364 天在家使用了脑机接口。他共交流了 183060 个句子，其中 92% 的句子至少大部分被正确解码。且语音解码质量相当出色，信息传输速率比以往在患者家中部署的脑机接口快了几个数量级。此外，该脑机接口还能捕捉到他尝试手部动作时的神经信号，用以控制计鼠标，从而帮助他使用电脑。

由于肌萎缩侧索硬化症（ALS）或脑干中风等疾病导致严重运动障碍的人，其说话能力和使用数字设备的能力也随之丧失，这会深刻影响他们的独立性和生活质量。尽管目前已有多种辅助和增强型沟通技术，可帮助瘫痪患者进行交流和使用计算机，但这些工具通常速度较慢、令人疲劳、不可靠，或需要经过专门培训的护理人员频繁协助。

近年来，脑机接口（BCI）技术取得进展，为恢复自然交流和数字化操作提供了有前景的新途径，即通过解码使用者在尝试说话或运动时的大脑神经活动，将其转化为文字或数字化操作。

大脑皮层内脑机接口，通过记录动作电位水平的神经信号，实现了迄今为止对光标、手写、打字和语音最高效的解码。然而，大多数大脑皮层内脑机接口系统仅单独处理语音或光标控制，且需要频繁重新校准以维持准确性，或在佩戴和取下系统时需研究人员现场监督。此外，现有的脑机接口系统通常仅在短期的实验室研究环境中进行评估，尚未证明其在数月或更久的独立使用期间能够持续保持高性能。

这些局限性凸显了大脑皮层内脑机接口技术临床转化面临的两大主要障碍——首先，从科学演示转向实用通信设备，要求使用者（及其照护者）能够在家中独立操作该系统，而无需研究人员或技术人员的日常支持。其次，脑机接口的神经记录传感器和解码性能需保持稳定，在理想情况下，应尽量减少甚至避免因重新校准解码器而中断用户的使用时间。

在这项新研究中，研究团队报道了一种多模态大脑皮层内脑机接口系统的长期独立使用，该系统可同时实现大脑到文本的语音输出以及对电脑光标的控制。该脑机接口系统在大脑到文本的解码能力以及腹侧运动皮层对光标的控制的基础上，进一步引入了准确性和稳定性更高的新型解码架构，实现了长期的独立脑机接口使用，并优化了脑机接口的用户界面，新增多项功能以提升使用者独立交流与控制光标的效率。

多模态大脑皮层内脑机接口的独立使用

总的来说，这名因渐冻症导致严重瘫痪和构音障碍的男性患者，通过多模态大脑皮层内脑机接口系统，结合新型的大脑到文本语音解码器和电脑光标解码器，在家中独立使用了近两年。在此期间，该患者在无研究人员在场的情况下，累计使用脑机接口超过 3800 小时，通过脑机接口与家人和朋友保持了丰富的社交互动，还能够独立操控个人电脑，并维持了他的全职工作。在此期间，该患者共完成了 183060 个句子的交流，总计 1960163 个单词，平均速率为每分钟 56 个词。其中 92% 的句子被其本人标记为至少大部分正确解码。

在对脑机接口的性能进行正式量化测试时，该患者需尝试朗读屏幕上显示的单词，这种尝试被被持续解码为语音输出，准确率超过 99%。该患者还使用语音脑机接口作为键盘输入，用光标脑机接口作为鼠标输入来控制个人电脑，从而能够发送短信和电子邮件，并浏览互联网。

Casey Harrell在家中独立使用脑机接口

总的来说，这些结果表明，大脑皮层内脑机接口有望支持患者在家庭环境中的独立使用，标志着为严重运动功能障碍人士开发实用辅助技术的关键一步。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41591-026-04414-6