
《CyborgIN》:CyberDaily关于脑机接口-仿生义肢-赛博格的子栏目。
前言
本期CyborgIN,我们重点分享脑机接口的进展:从植入式芯片帮助脊髓损伤者用意念移动光标,到仿生微流控探针实现植入时“刚硬/工作时柔软”的动态切换;从面向重症监护的国产脑机多中心试验,到通过迷走神经刺激促进中风晚期患者功能恢复,再到利用脑刺激调节胃肠功能与用眼控外骨骼辅助康复...
以及2050年的一天早晨
正文
01 Neuralink 在加拿大的首次病例:两位脊髓损伤患者术后即可用意念移动光标
两名来自加拿大的脊髓损伤患者近日接受了 Neuralink 的脑植入手术,手术后他们便能用意念操控电脑光标——这是 Neuralink 在美国境外开展的首例临床试验,目的是评估其无线脑芯片的安全性与有效性。
两位患者均约三十岁,一位来自安大略省,另一位来自阿尔伯塔省。他们的手部功能不同程度受限,甚至丧失自主握持能力。多伦多西部医院的手术团队负责人、大学健康网络的神经外科医生 Andrés Lozano 表示,患者在手术后“几乎立刻”就能移动光标。
两例手术分别于 8 月 27 日和 9 月 3 日完成,患者在术后第二天便出院回家。
手术将电极植入每位患者大脑的运动皮层,以捕捉神经元活动并把这些信号解码为外部设备的动作,从而不依赖肢体移动完成电脑操作。首位病人在手术数分钟内就通过意念控制光标;神经信号被系统解读后,经由人工智能算法转化为光标的具体位移。
加拿大脊柱研究组织首席开发官 Barry Munro 对此表示乐观但谨慎:这项技术前景诱人,但不应寄予过高期待。身为 38 年前潜水事故导致四肢瘫痪的当事人,Munro 长期投身脊髓损伤研究,并协助 Neuralink 在美国招募试验患者。
根据临床计划,这两名加拿大患者将至少接受一年的随访监测;此外,加拿大方面获批再招募多达四名因脊髓损伤或患 ALS 的受试者。研究团队会重点评估设备的安全性、对患者生活质量的实际改善,以及可能出现的副作用,包括癫痫、感染或中风风险。
在接下来的几周到数月里,患者将学习如何在不触碰键盘的情况下进行电脑打字。目前他们已能玩简单的视频游戏。
02 仿章鱼触手的“神经探针”:中国团队实现可调刚柔、微创植入
传统刚性电极便于穿刺植入,但与软脑组织在机械性能上存在巨大差异,容易引发组织损伤、炎症与信号衰减;柔性电极尽管长期兼容性更好,却难以独立穿透脑组织,通常需要外部硬件辅助,两者各有短板。为此,中国科学院两组研究团队从章鱼触手获得灵感,设计出一种能够在“刚硬”和“柔软”之间切换的微型神经探针。
该“神经触手”内部集成了微型液压系统:通过调节探针内部微通道内的液体压力,探针可以在植入时变得足够硬以穿透组织,而在工作状态下恢复为柔性,从而降低慢性损伤与炎症反应。研究者还开发了基于表面粘附力控制的制备工艺,在厚度仅约 6.2 微米的柔性探针内构建出能承受高压的微通道。非对称设计有效避免了充放液过程中的卷曲问题。
实验显示,探针的最大承载力随内部压力上升而增加:在 0.1 兆帕时仅约 80 微牛顿,而当压力升至 1 兆帕时可达 1.2 毫牛顿——相比初始状态提高约 15 倍;在 2 兆帕下反复测试 200 次后,微通道仍然完好。充压后的探针偏转角明显小于未充压状态,刚度提升近一倍,满足“植入时坚硬、工作时柔软”的设计目标。
与传统 100 微米或 50 微米辅助针相比,神经触手造成的急性损伤面积显著下降,分别减少约 74.4% 与 81.1%。植入 1 个月后,周围的星形胶质细胞数量明显减少,表明炎症反应更轻、瘢痕组织更薄、生物相容性更佳。
在为期 28 天的体内记录实验中,神经触手从植入第 1 天起即显示出优于对照组的记录能力;随着时间推移,这一优势逐渐扩大。探针在功能通道数、可分离神经元数量、信噪比与综合质量因子 Q 值等方面均表现更好,记录稳定性也更高。
这项工作将柔性电子与微流控技术结合,为实现更微创、长期稳定的神经记录提供了可行路径。
03 国内发起全球首个神经重症脑机接口多中心临床试验:聚焦脑积水精准诊疗
脑积水是神经重症病房常见的并发症。当脑室内脑脊液过多积聚,可能导致颅内压上升、脑组织损伤和神经功能障碍,严重时甚至危及生命。其误诊率曾被报道高达 62%,传统诊断耗时且手段有限,因此迫切需要新的检测与决策工具。基于此背景,国内首次以脑机接口技术切入神经重症领域的多中心临床试验已启动。
由天津大学脑机交互与人机共融海河实验室与天津市环湖医院牵头,联合宣武医院、天坛医院等多家顶级医疗机构,团队围绕脑积水的“监测—诊断—治疗—调控”构建了一套国产化脑机接口解决方案。8 月 24 日,团队对外展示了包括可穿戴高分辨脑电采集设备在内的一系列产品,并公布了基于自主芯片的脑机编解码系统。
该平台采用“端—边—云”一体化架构,配套设备还包括颅内压、脑氧及全身多部位氧合的同步监测装置,目标是实现神经重症的实时监护与快速决策。在临床应用方面,团队宣称结合脑机接口与脑脊液循环动力学分析,可将脑积水的诊断时间从传统的 2—3 天缩短到约 30 分钟,同时提高诊断准确率。
此外,团队还推出了“神工-神关”事件相关电位系统用于脑功能与神经状态评估,以及“神工-神调”多模态闭环迷走神经调控系统,旨在实现更精准、个性化的神经调控治疗。
合作方表示,基于该研究带来的阶段性成果,天津大学与环湖医院联合建立的全国首个脑机接口综合临床试验病区计划于十月正式开放。团队在脑卒中运动康复、癫痫精准诊疗、神经调控与认知康复、儿童脑瘫精准治疗等方向已开展试点,面向数百例患者取得了若干可喜进展。
这次多中心试验将检验脑机接口技术在神经重症场景的可行性与临床实用性,若成功,或为脑积水等急重症的快速诊疗提供新路径。
04 植入式神经刺激助康复:一位中风的餐厅老板重新找回日常生活能力
2023 年圣诞节,克利夫兰高地的知名餐厅 Tommy’s 老板 Tommy Fello 突发中风,导致左侧肢体僵硬无力,从此无法继续在厨房劳作。多年康复训练并未带来决定性好转,直到 2025 年 4 月,他成为克利夫兰诊所首位接受 Vivistim 系统植入治疗的患者。
Vivistim 由德州 MicroTransponder 公司研发,结合迷走神经刺激与强化康复训练,目标是放大大脑在运动学习中的可塑性,从而帮助长期中风患者恢复肢体功能。
迷走神经是人体中最长的脑神经,也是连接大脑和身体以执行各种功能的“高速公路”。对迷走神经进行温和的电刺激可以激活大脑中对运动学习至关重要的区域。
大多数患者在刺激过程中并无明显不适,但在随访中他们往往能感受到手臂、手部功能的改善,逐步重拾如准备食物、扣钮扣、打牌等日常动作。该疗法的核心理念是。通过配对迷走神经刺激(Paired VNS™)与高强度的康复训练,建立并巩固新的神经连接,使功能改善在停用设备后仍能维持。
Fello 在治疗后开始完成一些此前难以实现的日常活动:在家中走动、煮燕麦粥、洗碗等细小但意义重大的动作都重新成为可能。对他而言,这些进步虽非彻底康复,但足以显著改善生活质量。
克利夫兰诊所的脑血管神经外科医生 Mark Bain 指出,Vivistim 为那些康复效果停滞的患者提供了新的选择,但其推广面临挑战:该疗法需要外科手术、康复医生、职业治疗师与其他团队成员的密切协作,同时要求患者参与 6—8 周的强化康复训练,强度与时间远超传统康复方案。
早在 2021 年,《柳叶刀》发表的一项临床试验显示,接受植入加康复训练的患者中约半数有功能改善,而对照组仅约四分之一获得改善。Bain 医生表示,他所治疗的患者大多数都能看到不同程度的进步,哪怕只是微小的功能恢复,对患者和家庭而言也具有不小意义。
Fello 仍希望进一步恢复到中风前的状态,但也在考虑在餐厅担任不那么体力化的角色,例如迎宾或管理,保持对未来康复的乐观态度。
05 脑机接口与大脑刺激的更多临床探索:从便秘到眼控外骨骼
脑机接口和脑刺激技术的应用正在向更多神经—内脏与康复领域拓展。近期一些国内团队发布了有趣的研究进展:
来看,湖北的一支胃肠外科团队报道,他们开发了一种通过超声波刺激大脑特定区块来改善慢传输型便秘的装置。该方法基于对控制胃肠功能的脑区进行非侵入性刺激;动物实验显示初步有效,研究组已完成动物学验证,计划进入临床试验阶段。若临床进展顺利,这种以脑为靶点的胃肠功能调节方式可能为部分难治便秘患者提供全新治疗思路。
此外,同济医院与华中科技大学合作开发了一套眼控脑损伤康复机器人系统:系统通过捕捉患者的眼球运动信号来解析其运动意图,进而驱动外骨骼机器人辅助肢体训练。患者只需用眼睛“指挥”,便能让机器人完成康复动作,这不仅提升了训练的主动性,也有望促进大脑功能的重塑。
这些尝试表明,脑机接口不再局限于运动控制或沟通辅助,其干预目标正逐步扩展到内脏功能调节、重症监测与辅助康复等更广泛的临床场景。
未来,随着器械精度、接口稳定性与多模态融合技术的进步,我们有望看到更多以脑为切入点的治疗手段进入临床试验与应用。
06.植入柔软灵活神经的机器人蝌蚪
哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的生物工程研究人员,开发了一种新型的氟化弹性体(perfluoropolyether-dimethacrylate),这种材料柔软如生物组织,但能够承受纳米制造过程,并容纳多个用于记录脑活动的传感器。
论文:https://www.nature.com/articles/s41586-025-09106-8
利用胚胎自然发育过程,实现了在3D大脑中非侵入性地植入大量传感器,并实时监测脑活动的变化。
这种技术为研究早期发育阶段的神经系统疾病(如自闭症、躁郁症、精神分裂症等)提供了新的工具,有望帮助科学家更好地理解这些疾病的发病机制,并开发出新的治疗方法。还为开发下一代脑机接口技术奠定了基础。
07.外骨骼作战服让士兵可以投掷无人机
中国国防公司Kestrel Defense开发了,专为无人机操作员、炮兵部队和侦察队设计。一种新型动力外骨骼套装,旨在提高操作无人机和战场系统的士兵的耐力、机动性和态势感知能力。

配备加固的膝部支架,并在大腿和小腿处设有机械连杆,使士兵能够轻松穿越崎岖地形并携带更重的负重。
具体功能未在文中详细说明,但通常用于携带士兵所需的各类装备和物资。
士兵的头盔配备带有增强现实(AR)护目镜的头戴式显示系统,可提供实时无人机视频、地图叠加或夜视和热成像功能,增强士兵的态势感知能力。
包含一个紧凑的无人机发射系统,使士兵能够在战场上部署和控制小型飞行机器人,从而在远程控制无人机时减少疲劳,并且能够更灵活地应对战场情况。
目前仍处于原型阶段,未来可能用于边境巡逻、侦察或城市作战等任务。
2050年的一天早晨
