©UC Davis Health
对于因肌萎缩侧索硬化（ALS，俗称渐冻症）而失去说话和行动能力的人来说，与外界沟通往往是一场艰难而缓慢的拉锯战。他们可能需要依靠护理人员费力的解读，或是用头部鼠标逐个字母地敲出想说的话。然而，一项发表于《Nature Medicine》期刊的最新研究，为这一困境带来了革命性的改变。研究团队报告称，一位患有严重构音障碍的四肢瘫痪男性，通过植入大脑的电极阵列，实现了在家中独立、近乎每日地使用脑机接口（BCI）系统，进行语音和光标控制，累计使用时长超过3800小时，且无需研究人员在场协助。这项突破性成果标志着脑机接口技术向真正实用的辅助设备迈出了最关键的一步。
加州大学戴维斯分校神经外科医生戴维・布兰德曼（David Brandman）表示：“多年来，脑机接口都只是仅能验证理论概念的设备，只存在于管控严苛的科研实验室中。这项研究证明，我们或许已经跨过一道关键门槛 —— 它让瘫痪患者能够自主表达心声。”布兰德曼是该研究的联合首席研究员、共同通讯作者。他同时任职于加州大学戴维斯分校神经外科，担任副教授，也是该校神经假体实验室联合主任。
三个解码器+眼动追踪实现独立使用脑机接口
这项研究正是基于著名的BrainGate2临床试验（ClinicalTrials.gov编号：NCT00912041）。47岁的渐冻症患者凯西·哈雷尔（Casey Harrell）是这项临床试验的受试者T15。他四肢无力（四肢轻瘫），说话口齿严重不清（构音障碍）。
哈雷尔在2023年于左侧运动前回（即言语运动皮层）植入了四个犹他微电极阵列，每个阵列包含64个电极。这些电极能够记录他尝试说话或移动手部时单个神经元和局部场电位的活动。研究的关键创新在于，神经信号被同时输入三个并行的解码器，分别用于将意图转化为文字、控制二维光标移动以及执行点击操作。
多模态皮层内脑机接口的独立使用 ©作者团队/Nat Med
尤为重要的是，该系统集成了眼动追踪功能，使哈雷尔能够通过凝视屏幕按钮来切换控制模式或进行界面操作。在术后第281天，获得监管批准后，哈雷尔的护理人员经过培训，能够独立完成系统的硬件连接和开机，整个过程仅需约20分钟，随后他便可连续使用长达19小时。
19个月、18万+句子、196万+单词、99%+准确率
在长达19个月的研究期间，哈雷尔使用这套脑机接口系统进行了惊人的沟通活动。他总共发送了18万3060个句子，总计包含196万163个单词，平均沟通速度达到每分钟56个单词。这一速度远超他之前依赖的头部鼠标打字或护理人员解读的沟通方式。
更令人振奋的是，哈雷尔对自我评定的句子准确率显示，高达92%的句子被解码为“完全正确”、“有一个词错误”或“大部分正确”。在正式的基准测试中，当被要求复述屏幕上的提示句子时，系统的单词准确率超过了99%，且词汇库规模超过12万5000个英语单词，展现出了极高的解码精度。
▲T15哈雷尔与一名研究人员交谈。哈雷尔和这位研究人员（作者N.S.C.）说笑打趣。该视频录制于植入术后第874天。©作者团队/Nat Med
该研究共同通讯作者、神经科学家谢尔盖·斯塔维斯基（Sergey Stavisky）解释道：“在我们此前的研究中，文字解码准确率可达97%。但此前哈雷尔必须在本研究团队工作人员到场调试设备后，才能使用这款神经假体。如今我们完成了多项技术优化，让这项医疗技术距离临床应用更进一步：他无需研究人员协助，在家就能独立使用该设备。设备解码准确率也提升至99%，即便他加快发声语速，系统也能同步精准识别，且这套设备已稳定运行近两年。”
神经记录与神经解码长期稳定
系统的稳定性是其长期独立使用的基石。研究发现，在术后19个多月的时间里，超过90%的电极能够持续以2赫兹或更高的频率检测到尖峰活动，表明神经信号质量保持良好。
研究团队开发了基于Transformer架构的新型语音解码器，相比之前的循环神经网络（RNN）模型，其准确性更高且日常校准需求极低。该解码器通过持续的后台微调，能够补偿神经信号的缓慢漂移，从而维持高精度。
对于光标控制，团队也将线性解码器升级为循环神经网络解码器，显著缩短了每日校准时间，从平均约17分钟降至约9分钟，同时保持甚至提升了控制性能。光标解码功能同样为哈雷尔打开了数字世界的大门。他利用神经信号控制电脑鼠标，进行网页浏览、发送电子邮件和短信，甚至参与视频会议。他将语音解码器生成的文字通过“复制粘贴”功能输入到各种应用程序中，实现了完整的电脑操作。
▲通过脑机接口操控个人计算机。哈雷尔演示借助神经光标与语音解码功能在个人电脑上浏览网页。该视频录制于植入手术完成后的第874天。©作者团队/Nat Med
人机协同效率不断提升
凭借这套系统，哈雷尔不仅与家人和朋友保持了丰富的人际交流，还成功维持了全职工作。值得注意的是，他逐渐从尝试“发声式”说话转变为“默声式”说话——即仅做口型而不发出声音——这种策略在他看来更省力，并且使他的沟通速度从每分钟约30个单词提升到了超过50个单词。
哈雷尔通过脑机接口系统分享道：“这样的生活充满鲜活的互动，身边有亲友与同事相伴。相较于我体验过的其他任何技术，它能让我以最贴合自身习惯的方式进行交流。”
试验参与者凯西·哈雷尔已在家中使用这款脑机接口设备两年。©UC Davis Health
这项研究还揭示了脑机接口性能的一些有趣影响因素。例如，受试者的警觉状态会显著影响神经信号和解码准确性。当哈雷尔感到疲劳或困倦时，神经信号的尖峰频带功率会发生变化，导致解码错误率上升。
研究还发现，连续说出的句子越长，完全解码正确的概率就越低，因为累积错误的可能性增加了。此外，系统升级和解码器架构的更新也会带来性能的短暂波动，但总体趋势表明，随着使用时间的推移和策略的优化，解码性能和句子长度都呈现出逐步改善的态势，体现了人机协同学习的潜力。
高精度颅内脑机接口走向实际应用
该研究第一作者尼古拉斯·卡德（Nicholas Card）表示：“凯西可以借助这套系统表达自己的想法，不仅能在我们在场的受控环境中使用，任何他想沟通的时候都可以。有时他会连续使用这套系统长达12小时以上。”卡德是加州大学戴维斯分校神经外科系的博士后研究员。“这套系统运行效果良好，可靠稳定，输出结果始终稳定一致。这一研究有力证明了脑机接口具备实际应用价值与实用功能。”
尽管取得了令人瞩目的成就，研究者也坦诚指出了当前系统的局限性。该系统仍依赖于有线的经皮连接和笨重的多计算机机架，限制了其便携性，且无法在家庭以外的环境使用。此外，研究仅基于一名受试者，其结果能否推广至其他患者、不同的植入部位或电极类型尚需进一步验证。
未来，研究团队计划致力于开发全植入式无线系统，进一步缩短每日设置时间，并探索如何使语音解码在自发性日常对话中达到与结构化任务同样高的准确性和一致性，从而让这项技术真正惠及更多有需要的人。
总体而言，这项研究强有力地证明，高精度颅内脑机接口技术已经走出实验室，能够在真实世界的家庭环境中实现独立、稳定且高效的长期使用。它不仅恢复了瘫痪患者的交流能力，更重建了他们与数字世界和社会生活连接的桥梁。
正如哈雷尔所说：“当妻子听见我的声音，眼中浮现甜蜜回忆；向几乎记不清我从前能正常说话模样的女儿细细讲述，让她们回想起我往日的嗓音，这般光景实在太过温暖美好。”
关于BrainGate2
BrainGate2临床试验由美国麻省总医院(MGH)的利·R·霍克伯格（Leigh R. Hochberg）博士牵头领导，布朗大学、斯坦福大学和普罗维登斯退伍军人医疗中心等多个机构共同参与。2011年，斯坦福大学团队加入，使该试验扩展到美国东西海岸的多中心协作。其核心目标是通过在大脑运动皮层植入微电极阵列（犹他阵列），直接“聆听”大脑信号，并将这些信号实时转化为外部设备的控制指令，从而让瘫痪患者能够用“意念”控制电脑光标、机械臂等辅助设备。植入的电极阵列会通过固定在头骨上的小型基座与外部计算机连接，实现信号传输。
BrainGate2联盟成员 ©BrainGate
值得注意的是，BrainGate2并非专门研究某一项单一功能。在长达十余年的研究中，它涵盖了从基本的“意念打字”到更复杂的“意念控制机械臂”等多样化探索。例如，2021年的一项经典成果是利用该平台实现了通过解码“意念手写”来高速输入文字。而2022年，加州大学戴维斯分校（UC Davis）的加入，则极大地推动了该平台在“语音解码”这一前沿方向上的发展，团队成员在语言相关的脑区植入电极，专注于解码人们“想说但说不出”的话。
本次研究正是这一系列长期探索的最新集大成者，首次在同一受试者身上实现了语音和光标双模态的长期、独立、稳定使用，充分展现了BrainGate2平台在推动脑机接口技术走向实用化方面的巨大潜力和丰硕成果。
论文信息
标题：Long-term independent use of an intracortical brain–computer interface for speech and cursor control
期刊：Nature Medicine
发表日期：2026/6/15
DOI：https://doi.org/10.1038/s41591-026-04414-6
作者团队：见下图
参考
https://health.ucdavis.edu/news/headlines/brain-computer-interface-enables-independent-accurate-communication-for-man-living-with-als/2026/06
https://www.braingate.org/
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