一名42岁美国男子基思·托马斯（Keith Thomas），2020年因潜水事故造成完全性四肢瘫痪，他无法抬手触碰面部、抓握物体，双手手腕远端完全丧失触觉。受伤13个月后他参与了一项为期超过3年的侵入式脑机接口临床试验。
7月16日，《自然·医学》期刊发表了这项重磅人体临床试验成果，来自范斯坦医学研究所的查德·布顿（Chad Bouton）教授团队通过一套“双重神经旁路（DNB）”混合神经假体系统，帮助这位脊髓损伤患者恢复了部分手部运动功能与持久的触觉感知。托马斯现在不仅能够自主用手进食、端杯饮水，手臂力量和腕部感知能力也得到持续改善。
这套双重神经旁路（DNB）系统融合颅内脑机接口、经皮脊髓刺激、皮层镜像神经调控与深度强化学习多层架构，分为辅助代偿与康复治疗两大核心模块。系统依靠植入初级运动皮层（M1）的微电极阵列采集大脑运动意图信号，通过长短期记忆网络LSTM实时解码抬手、张手、握拳四类动作。
同时在初级躯体感觉皮层（S1）植入阵列，将手部压力传感器信号转化为皮层微刺激，重建触觉反馈。配合定制3D打印手部矫形器解决手部运动神经元受损发力不足问题，嵌套深度强化学习DQN智能体精准控制握力，避免抓取易碎物品时用力失控，整套闭环架构打通大脑、脊髓与手部外周神经通路。（注：DQN，Deep Q Network，将深度学习卷积网络和经典强化学习Q-learning结合的模型。）
DNB系统 ©Nat Med
经皮脊髓刺激（tSCS）是实现肢体肌力长效提升的关键治疗单元，研究人员定制可电控颈椎电极贴片，精准靶向C5-C6、C7-C8脊神经根分别调控近端手臂与远端手部肌群。在仅开展tSCS训练的前39周，受试者双侧肘部屈肌力量出现统计学显著提升，右侧屈肌力量较基线最高提升86%，左侧提升62%，持续35周训练后力量增长稳定留存，受试者终于能够自主抬手触碰面部。
托马斯自主举杯喝水 ©Feinstein Institutes
但单纯脊髓刺激存在明显局限：手部精细肌群肌力、手腕与手指触觉未出现任何改善，这也印证了大脑皮层与脊髓联合调控的DNB混合系统不可或缺。
依托稳定的颅内脑机解码模块，研究团队筛选出10个信号一致性最高的M1电极构建固定解码器，无需持续重新训练即可稳定运行5个月以上，动作解码准确率长期稳定高于80%。初期借助神经肌肉电刺激可直接驱动受试者原生手部完成开合动作，搭配S1皮层触觉反馈后，受试者托马斯能靠意念抓住亲人的手并清晰感知触碰。
捏取中空的鸡蛋壳 ©Feinstein Institutes
现有大部分脑控抓取物品由于没有触觉反馈往往无法把握力度，研究人员使用深度强化学习智能体与皮层触觉反馈彻底解决了握力不稳的痛点。在中空鸡蛋壳的精细抓取试验中，开启强化学习模块时，安全抓取成功率达87%，关闭模块后成功率仅27%。即便全程视觉遮蔽，依靠S1皮层生成的触觉反馈，托马斯也能准确判断手中是否存在物体，完全复刻了健康人依靠触觉调节发力的生理逻辑，大幅降低大脑操控假肢的认知负荷，甚至在抓取物品时还能同步正常交谈。
为实现触觉永久性修复，团队创新提出“皮层镜像（cortical mirroring）”干预方案，同步搭配tSCS脊髓调控与外周振动触觉刺激。系统先记录受试者想象触摸时S1皮层的神经活动时空模式，再复刻该模式高频刺激感觉皮层电极，长期重塑大脑感觉回路。
在针对右手腕为期约25周的皮层镜像干预治疗后，托马斯损伤后完全丧失触觉的腕部区域，成功恢复了触感。值得注意的是，仅手腕区域感知获得稳定恢复，指尖、指腹未出现改善，提示脊髓残存信号传导能力是触觉康复的基础条件。
整套DNB系统将即时辅助功能与长效神经康复融为一体，脱离设备后托马斯依旧保留了手臂力量提升与手腕触觉改善，日常生活中可独立喝水、自主进食，还能自主挠脸和抚摸宠物。
托马斯表示：“我终于能再次触摸姐姐的手、抚摸狗狗感受毛发的触感，这些被伤病夺走的日常体验，如今都回来了。不仅是临床试验中，现在我日常可以独立挠脸、擦眼睛。这项技术，让我重新拥有感知、找回自我。”
托马斯与姐姐 ©Feinstein Institutes
“双重神经旁路系统”相较于传统单一模式的脑机接口/神经刺激，可同时激活大脑与脊髓双重可塑性通路，而且经皮刺激无需侵入脊柱手术，降低了临床植入风险。专家表示，将脑机接口技术与高精度靶向神经调控技术结合，为大脑及神经系统损伤后的功能修复，创造了全新的治疗可能。
范斯坦医学研究所（The Feinstein Institutes for Medical Research）隶属于纽约州最大医疗服务机构、私立雇主诺斯维尔健康（Northwell Health）集团。研究所拥有50余个科研实验室，开展3000余项临床研究，汇聚5000名科研与工作人员，下设行为科学、生物电子医学、肿瘤学、卫生系统科学、分子医学、转化医学六大研究分院，持续引领全球医学创新。
注：今年5月，我国宣武医院使用类似方案“北脑一号”（半侵入式脑机接口）+脊髓电刺激+外骨骼也完成了一例完全性脊髓损伤（ASIA A级）患者的治疗，将其恢复至不完全性脊髓损伤（ASIA C级）。范斯坦医学研究所的这项研究使用了精度更高的侵入式脑机接口，还增加了用于触觉感知的皮层微刺激，但显然临床转化与推广应用的难度也更大。
Chandrasekaran, S., Wandelt, S.K., Jangam, A. et al. A neuroprosthesis for restoring hand movement and sensation in a person with complete tetraplegia. Nat Med 32, 2591–2601 (2026). / Feinstein Institutes for Medical Research
