当你想着“动一动手”时，这个念头会在大脑的运动皮层变成电信号，沿着脊髓这条粗大的神经缆线向下传递，抵达手臂和手指的肌肉。我们习以为常的这一连串流程，正是因为有脊髓这条道路相连才得以成立。反过来，当指尖触碰到什么，那份触感会从末梢神经沿脊髓上行，抵达大脑的感觉皮层，化为“我摸到了”的真切感受。去程的运动指令，与回程的感觉信息。大脑与手，正是通过这种双向往来紧密相连。
脊髓损伤 (SCI) 是一种把这条道路彻底切断的创伤。尤其是在颈部较高的位置，且神经完全断裂而陷入“完全瘫痪”时，无论大脑多么用力地念着“动起来”，指令都无法抵达手部；手无论触碰到什么，那份触感也无法上传到大脑。运动与感觉，会被一并夺走。恢复手部功能，始终被当事者列为最迫切期盼的恢复目标之首。
而且，按照医学的常识，完全瘫痪的脊髓损伤一直被认为“已经无法恢复”了。今天要介绍的这篇论文，正面挑战了这一常识。一位颈部以下几乎完全瘫痪的男性，只需在脑中想象就能活动自己的手，不弄破鸡蛋壳将其握起，自己进食，然后——把本应已经断裂的手腕触觉，在关闭装置之后也逐渐找了回来。这，是一个关于同时在大脑与脊髓、大脑皮层之间架桥的“双重神经旁路”的故事。
期刊信息
- 论文标题: A neuroprosthesis for restoring hand movement and sensation in a person with complete tetraplegia（在一位完全四肢瘫痪者身上恢复手部运动与感觉的神经假体）
- 著者: Santosh Chandrasekaran・Sarah K. Wandelt（并列前两名，同等贡献）以及 Aniket Jangam, Zeev Elias, Erona Ibroci, Christina Maffei, Isabelle A. Rosenthal, Richard Ramdeo, Joo-won Kim, Junqian Xu, Matthew F. Glasser, Allison Neuwirth, Todd A. Goldstein, Nathan E. Crone, Matthew F. Fifer, Gelana Tostaeva, Stephan Bickel, Douglas Griffin, Michael Funaro, Nicholas G. Carras, Rachel Pruitt, Netanel Ben-Shalom, Adam B. Stein, Ashesh D. Mehta, Chad E. Bouton (责任作者)
- 所属机构: 以费恩斯坦医学研究所（Feinstein Institutes for Medical Research, Northwell Health，美国纽约州曼哈塞特）为中心，另有 Northwell STARS 康复中心、贝勒医学院、华盛顿大学、约翰斯·霍普金斯大学及其应用物理实验室、北岸大学医院神经外科、霍夫斯特拉／Northwell 扎克医学院、勒诺克斯山医院等
- 发表期刊: Nature Medicine（施普林格·自然）2026 年, Vol. 32, pp. 2591–2601
- DOI / 链接: 10.1038/s41591-026-04498-0
- 影响因子: 大致在 50〜60 上下（据最新的 Journal Citation Reports）。Nature Medicine 是临床与转化医学领域的顶级期刊，被视为医学类期刊中最具影响力的杂志之一
- 开放获取: 是。本论文采用 CC BY 4.0（只要注明出处，即可自由再利用与再分发）
- 审稿经过: 2026 年 1 月 6 日收稿 → 6 月 2 日接受 → 7 月 16 日在线发表
- 试验注册: ClinicalTrials.gov NCT03680872。在美国 FDA 的研究性器械豁免（IDE G170200）之下实施。经 Northwell 医学研究伦理委员会批准（17-0840），遵循《赫尔辛基宣言》，取得了受试者的书面同意。试验历时 3 年以上
- 资金: 纽约州卫生局脊髓损伤研究委员会（C37718GG）、费恩斯坦医学研究所。此外还得到 Blackrock Neurotech 公司、Good Shepherd Rehabilitation 的支持
- 利益冲突: 责任作者申报称，其“对 Neuvotion 公司（一家开发用于脑卒中、脊髓损伤后功能恢复的神经技术的医疗器械企业）以及 Sanguistat 公司（一家开发抑制出血的神经刺激技术的企业）持有 financial interest，并在神经假体领域拥有多项专利”（详见后文）
关于责任作者: 本论文的责任作者是 Chad E. Bouton（查德·E·布顿）先生。布顿先生是费恩斯坦医学研究所生物电子医学研究所（Institute of Bioelectronic Medicine）的教授，同时兼任 Northwell Health 负责先进工程的副总裁，以及扎克医学院（霍夫斯特拉／Northwell）的神经外科与分子医学教授。他在爱荷华州立大学取得电气工程学士学位，在英国华威大学取得生物医学工程博士学位，在转入 Northwell 之前，曾在非营利研究机构 Battelle 领导研究工作约 18 年。他的专业方向是连接大脑与计算机的脑机接口（BCI），以及利用机器学习解读神经信号。他在神经假体领域拥有超过 70 项专利，是这一领域的开拓者之一。
让布顿先生之名为世界所知的，是2016 年的那篇 Nature 论文。他在前一份工作、即 Battelle 纪念研究所，领导了一项名为“NeuroLife”的神经旁路技术，让四肢瘫痪的男性 Ian Burkhart 先生史上首次成功地让自己的手“仅凭想象”就动了起来（Bouton CE, et al. Nature 533:247–250, 2016）。读取大脑运动皮层的信号，再通过电刺激把这一指令送回本人瘫痪的手臂肌肉——这正是用“迂回路”连接起断裂神经回路这一构想的原型。
本次的论文，可以说是它顺理成章的进化。2016 年是从大脑通向手的 一条运动旁路，而这次在运动之外，又加上了 从手返回大脑的感觉旁路，并进一步纳入了通过电刺激实现的“治疗”要素。这是名副其实的从“单一”到“双重(double)”的进化。
承担研究主力的，是同等贡献的两位第一作者。Santosh Chandrasekaran（桑托什·钱德拉塞卡兰）先生是费恩斯坦生物电子医学中心的研究员，此前曾在匹兹堡大学研究通过脊髓刺激实现的感觉恢复。Sarah K. Wandelt（萨拉·万德尔特）女士是布顿实验室的神经工程师，在加州理工学院的 Richard Andersen 实验室取得博士学位。她以从大脑单个神经元的活动中读取“内在之声（内言）”的研究而知名，并于 2024 年作为第一作者在 Nature Human Behaviour 杂志发表报告。这是一支汇集了神经外科、康复医学、工程学、脑影像分析等领域专家的跨学科团队的成果。
另外，责任作者已将其对上述两家公司持有 financial interest、以及在神经假体领域拥有专利这一情况，作为利益冲突进行了申报。这并不意味着存在不当行为，而是该领域研究者在参与技术的社会转化时常见的披露事项；不过，作为读者在接受这些结果时应当知晓的事实，我们在此中立地予以记录。
👦 学生：艾克索太郎，说到底，“BCI”或者“神经假体”到底是什么呢？
🧬 艾克索太郎：BCI（脑机接口）就是直接读取大脑活动并将其连接到机器的技术。当你在脑中想着“我要握手”时，大脑会发出电信号，计算机读取它，把它翻译成“去握”的命令。神经假体（neuroprosthesis）则是指用机器来补偿这样失去的神经功能的整个机制。今天的主角，是在这种 BCI 上又加入了“返回感觉”功能和“治愈身体本身”功能的、可以说是全能型的装置。
那么，此前究竟有什么尚未弄清？
只是“能动”还不够
重复一遍，在完全瘫痪的脊髓损伤中，连接大脑与手的道路，去程与回程双双被切断。所以，要让手真正“能用起来”，就必须同时解决两个问题。一个是运动——能够按照所想去活动手。另一个是感觉——握住东西时“正触碰着它”的那种手感能够返回大脑。
我们平时是无意识地在做，但请闭上眼睛，想象一下去握一个鸡蛋的场景。如果没有指尖“此刻正用多大的力触碰着”这种感觉，结果不是把它捏碎，就是让它掉落。运动与感觉，只有其中一方是派不上用场的。然而，2016 年以后的 BCI 研究，主要集中在“找回运动”上，并没有配备感觉的反馈。
从“暂时能感觉”到“真正恢复”的壁垒
在感觉这一侧，同样存在着巨大的壁垒。人们很早就知道，当用微弱的电流直接刺激大脑的感觉皮层时（皮层内微刺激、intracortical microstimulation, ICMS），即便本人并未被触碰，也能人工制造出“指尖被碰到了”的感觉。但那只是在装置开启期间存在的、可以说是“虚假的触觉”。一旦停止刺激便会消失。让失去的真正感觉持续地“恢复”起来——能达到这一步的报告，此前几乎没有。
此外，通过直接对脊髓本身施加电刺激来恢复功能的脊髓刺激(spinal cord stimulation, SCS)这一手法也在推进，但其成果主要局限于“不完全瘫痪（尚有部分神经残留的瘫痪）”和“下肢”。像这次这样，能否让颈部高位神经完全断裂的重症病例的“手”，而且是持续地恢复过来——这正是尚未填补的空白。
👦 学生：只要在装置开启期间能动、能感觉，不就够了吗？
🧬 艾克索太郎：当然，那本身也有很大的价值。就像拐杖一样，在使用期间一直帮助你。但这篇论文了不起的地方，在于它没有止步于此。它既是拐杖，同时也是康复训练。在使用的过程中，身体本身发生了改变，即便摘下装置，恢复依然留存下来——这才是这次最令人惊讶的地方。
尚未填补的空白
归纳起来，位于这项研究出发点的问题有以下三个。①能否用一台装置同时找回运动与感觉。②能否让那份感觉，不是装置开启期间的“赝品”，而是即便关闭装置也依然留存的真正恢复。③在完全瘫痪这一最为严重的状态下，这是否可能。为这三重问题给出答案的，正是本论文。
这篇论文，究竟弄清了什么？
受试者与“双重神经旁路”的全貌
研究对象是一位 42 岁的男性，他因潜水事故导致第 4 颈髓（C4）以下的感觉、第 5 颈髓（C5）以下的运动完全瘫痪（在美国脊髓损伤协会的分类中属于最严重的“ASIA A＝完全瘫痪”）。在受伤 13 个月后参加研究时，他既无法把手臂抬到脸部，也无法凭自己的意志活动手指，双手、双腕都没有触觉。
团队构建的双重神经旁路(double neural bypass, DNB)，大体由两座桥（旁路）构成。
- 运动之桥（大脑 → 手）: 从植入大脑运动皮层的电极读取“想要动”的意图，再把这一信号转换为对本人前臂肌肉的电刺激（神经肌肉电刺激, NMES），让瘫痪的手开合。
- 感觉之桥（手 → 大脑）: 安装在手上的力传感器检测“触到了、握住了”，再把这一信息转换为对大脑感觉皮层的微刺激（S1-ICMS），作为触觉返回给本人。
为此，指尖大小的微电极阵列 5 片（各 10×10）被植入左脑。运动皮层（M1）植入 2 片（共 128 个电极），感觉皮层（S1）植入 3 片（共 96 个电极）。而且，在装置开启期间这种“代劳”（辅助）之外，还组合了通过对脊髓与大脑皮层施加电刺激的“治疗”(疗法)。从这里开始，是一个接一个的看点。
① 仅凭想象就让手动起来——LSTM 与深度强化学习
首先是运动之桥。为了从运动皮层电极捕捉到的脑活动中解读出“张开手、握紧、伸展、休息”的意图，团队使用了名为 LSTM（长短期记忆）的、擅长处理随时间变化的信号的人工神经网络。运动皮层的活动有一种易变的特性：在动作的“开始”和“结束”时表现强烈，中途则减弱，若照此下去便无法保持稳定的握持。LSTM 吸收了这种变动，让握持得以持续。
更为巧妙的，是负责掌控握持“力度”的专用 AI。仅有“张开／握紧”这样的指令，无法调节力度，往往不是捏碎就是过松。于是团队嵌入了深度强化学习(deep reinforcement learning)的智能体（DQN），将力度精细而稳定地控制起来。强化学习通常需要成千上万次的试错来学习，因此在植入人体的 BCI 上并不现实。于是团队想出了一个办法：先在用仿真再现了手与物体物理特性的虚拟环境中训练 AI，再把它搬到真机上。
效果是戏剧性的。在抓取内部中空的鸡蛋壳（易碎）的任务中，使用这个力度 AI 时成功率达 87%，而不使用时仅停留在 27%（P=0.012）。AI 把握力压制在上限以下，使得脆弱的物体也能不被压碎地抓起。
而且，解读运动的“翻译机”（解码器）一旦训练完成便被固定下来，此后在约 5 个月里无需重新训练便稳定运行（正确率最高达 84.6%）。这也是对阻碍 BCI 实用化的那个难题——“不几乎每天重新调整精度就会下降”——的一个务实答案。借助这座运动之桥，受试者能够抓起物体送到嘴边，做到用杯子喝水、自己进食等日常动作。
② 把“触到了”返回大脑——感觉之桥
接下来是感觉之桥。把手部力传感器捕捉到的“正握着”这一信息，转换为对感觉皮层的微刺激（S1-ICMS）。由刺激产生的触觉，主要定位在拇指和食指的指腹上（在植入的 3 片感觉皮层阵列中，实际能够引发触觉的只有内侧的 1 片，其余 2 片没有反应）。
为了展示这种感觉反馈的威力，研究让蒙上眼睛的受试者完成一项任务：只在感觉到已经握住空心蛋壳时才把它举起。有感觉反馈时，判别物体有无的正确率达到 100%；没有反馈时则与随机（50%）相当（100 g 时 P=0.0063，200 g 时 P=3.1×10⁻⁵）。仅仅是触觉得到返回，就能生出“此刻正握着这个物体”的手感。即便不用眼睛看，也能知道手中的状态了。
👦 学生：刺激大脑来“让人产生触碰的错觉”，总觉得有些不可思议。
🧬 艾克索太郎：大脑之中，有一张标示身体各部位分别对应哪里的“地图”哦。感觉皮层的这个位置对应食指，那个位置对应拇指，就是这样。所以，只要轻轻刺激这张地图上“食指的地址”，即便实际并没有被触碰，也会感觉到“食指被碰到了”。这次，是把它和手上的力传感器联动起来，让每次握住时都能确实地返回“触到了”的感觉。也可以说，他们把虚假的触觉，当作真正的工具运用自如了。
③ 关闭装置后仍然留存的恢复——这才是真正的了不起
到这里为止，讲的都是在装置开启期间代劳（辅助）运动与感觉的故事。但本论文的核心，还在更前方。把电刺激当作“治疗”来使用，引出了即便关闭装置也依然留存的恢复——这才是最大的发现。
恢复发生在两个层面。一个是手臂的力量。团队把从颈后经体表刺激脊髓神经根的经皮脊髓刺激(transcutaneous SCS, tSCS)与运动训练结合起来持续进行，屈肘的力量稳步增强。到刺激开始后约 35 周时，这一力量与刺激开始前相比，右侧最多增加了 86%、左侧增加了 62%（右侧中位数从 13.25 N增至 24.65 N，左侧从 24.03 N增至 38.90 N。右侧 P=0.0003，左侧 P=3.8×10⁻⁵）。而且这种力量的增加，在停止刺激之后仍持续了数月。结果，受试者变得能够把双手抬到自己的脸部。
另一个是手腕的触觉。针对本来没有感觉的右手腕，团队在 tSCS 之外，还尝试了一种名为皮层镜像(cortical mirroring, CM)的新手法。它的做法是：记录本人正想象被触碰的场景时感觉皮层的活动，用微刺激像“镜像”一样再现那种活动模式，再与末梢的振动刺激相结合，重新锤炼感觉的回路。
结果，以前毫无感觉的手腕，变得能够正确感知到细纤维（一种毛发般的检查器具）施加的仅约 10 g 左右的力（P=0.0011）。而且这种敏感度的改善，在停止刺激之后仍持续了 2 个月以上。感觉皮层活动的增强只发生在受到刺激的电极上（未受刺激的电极则不会），这佐证了它并非单纯的装置效应，而是神经回路本身的持续性变化（可塑性）。
论文中以受试者本人的话记录道，抚摸自家养的狗，再次感受到了它毛发的触感，而且是用本应瘫痪的手腕感受到的，并且他还能够自己挠脸、擦鼻子。这是数字背后、生活本身的恢复。
全貌——辅助与治疗的组合拳
把这一连串结果汇总成一幅画。
- 运动之桥（辅助）: 用 LSTM 读取大脑的意图，用深度强化学习调节力度，让自己的手做出精细动作（不弄破鸡蛋壳将其握起、进食）。
- 感觉之桥（辅助）: 把手部力传感器的信息转换为对感觉皮层的微刺激，把“触到了”返回大脑（不看也知道握住了）。
- 治疗（疗法）: 通过对脊髓的 tSCS 让手臂的力量恢复，通过皮层镜像＋tSCS 让手腕的触觉恢复——并且两者都一直持续到关闭装置之后。
只在装置开启期间帮忙的“拐杖”（辅助），与改变身体本身的“康复训练”（疗法）。让这两者共存于同一个系统之中，正是双重神经旁路的真正价值所在。它向“完全瘫痪无法恢复”这一常识，牢牢楔入了一道确凿的楔子。
未来会怎样改变？（通往临床之路）
让我们从临床的视角来梳理一下这项成果。
第一，是把“辅助”与“治疗”整合为一体的构想。此前，用机器代劳失去功能的神经假体（辅助），与瞄准身体本身恢复的神经刺激（治疗），一直是分开研究的。本论文表明，可以让两者在同一位患者、同一套系统之中运行，并引出协同效应。一边使用一边治愈——可以说，这从技术的一侧向康复的理想形态迈进了一步。
第二，是完全瘫痪这一最重症病例中出现了持续性恢复，这一点的意义。在此前被认为“再也回不来”的领域，手臂的力量与手腕的触觉，在停止刺激之后仍然恢复并留存了下来。当然，这并不意味着完全断裂的神经从零开始再生，更合理的理解是：稍有残留的神经的“潜在能力”被刺激所引出。即便如此，即便是完全瘫痪也仍有介入的余地这一希望，仍然是巨大的。此外，作者们指出，这一框架采用无需大幅切开身体的经皮刺激（tSCS），外科负担较轻，因而也易于拓展到脑卒中等其他神经疾病。
第三，是通向日常生活的桥梁。在本研究中，取得了自己进食、用杯子喝水、处理精细物品、抚摸狗这样与生活直接相关的恢复。对于把恢复手部功能放在最优先位置的当事者而言，这些是无比迫切的成果。
另一方面，距离在人群中的普及还有距离。首先，这是由仅仅一位受试者完成的概念验证（proof of concept）。它需要在颅内植入电极的外科手术，若没有神经外科、康复、工程学高度专业的团队与设备便无法运行。皮层镜像的刺激电极选择与刺激参数调整都很费工夫，将其自动化、标准化，并小型化到能够在家中使用，是今后的课题。植入手术的风险与获益之间的平衡、在多位患者身上确认可重复性，也不可或缺。而最大的保留在于，本研究的对象仅为一例，其有效性尚未在众多患者身上得到确立这一点。
该如何批判性地阅读这项研究——局限，以及进一步提升质量之路
越是好的论文，准确把握其局限就越有意义。首先，让我们公平地列举这项研究的优秀之处。
- 将双向 × 辅助＋治疗整合进单一系统的完成度。它同时处理运动（大脑→手）与感觉（手→大脑），且不止步于权宜性的辅助，还展示了即便关闭装置也依然留存的恢复。不仅仅是把各项要素技术罗列在一起，更把一个人的生活如何改变刻画到了尽头。
- 用客观指标佐证了“持续的恢复”这一点。它把手臂的力量（N）和触觉的阈值（g），连同统计学上的显著差异，在停止刺激之后也进行了追踪。它还表明感觉皮层的可塑性只发生在受到刺激的电极上，细致地确证了这并非“错觉”。
- 用工程学破解了实用层面的难关。用仿真预先训练深度强化学习以实现精细的握力控制（鸡蛋壳），并在固定解码器的情况下让其稳定约 5 个月（无需每天重新调整）——这些都是着眼于社会转化、脚踏实地的巧思。
在此基础上，列举一下局限。
① 受试者只有一人(N=1)。这是概念验证，推广时需要谨慎。不过，应当正当地评价这样一点：它并非偶然遇到的一例“病例报告”，而是在 FDA 的研究性器械豁免之下、耗时 3 年以上规划并实施的 first-in-human 试验（NCT03680872）。话虽如此，效果的可重复性、个体差异、成功率，今后仍需在更多受试者身上加以确认。
② 对照与盲法的设计存在局限。由于是单例研究，无法设置随机化的比较对照。感觉任务的一部分虽以蒙眼（盲法）严格进行，但要把整个康复的效果，与训练本身带来的自然恢复完全区分开来是困难的。比较刺激“开／关”的设计随处可见，但仍期待更系统的对照。
③ 恢复的机制尚未被完全阐明。即便关闭装置也依然留存的恢复，被解释为“稍有残留的神经的可塑性”，但究竟是哪条神经通路、变化了多少、如何变化，都只停留在间接证据上。这是一个与完全瘫痪的定义（临床上即便判为“完全”，也可能有微小的神经残留）相关的、微妙的论点。
④ 任务设定较为简单。对精细握持的验证，主要是“用单一目标力度抓取一种物体（鸡蛋壳）”的任务。正如作者们自己所承认的，能否拓展到现实中因物体和情境不同而改变力度的多样操作，是今后的课题。此外，未用于解读的电极中，可能还沉睡着更多的运动信息。
⑤ 利益冲突与推广性。责任作者已申报了对相关企业的 financial interest 与专利（披露已被适当地进行）。此外，需要高度的外科手术和专业团队、设备这一点，从这项技术究竟能惠及多少人的推广性角度，也应当诚实地加以看待。
那么，怎样才能让这项研究的质量更上一层楼呢？下面列举一些具体方案。
- 走向增加受试者人数、开展带有对照的多中心试验。用预先注册的评价指标，展示成功率、个体差异、学习曲线。
- 提出皮层镜像的电极选择与刺激参数的自动化，以及tSCS／CM 的剂量反应关系（施加多少刺激能带来多少恢复）。
- 通过进行更长期的随访，来判明关闭装置之后的恢复能持续、提升到什么程度。
- 发展出可在家中使用的小型、简便的硬件。能够在专业机构之外也持续进行恢复训练，将成为真正普及的关键。
艾克索太郎的视角
老实说，脑机接口和电刺激，并不是我自己的专业领域。我长期投身的，是利用间充质干细胞 (MSC) 及其细胞外囊泡 (EV)，来治疗以脊髓损伤 (SCI) 为代表的神经疾病这样一种生物学的路径。用细胞和囊泡这种“药物”，保护受损的神经本身，助推其再生。这与今天这篇论文所使用的电极和电刺激，工具组合完全不同。
即便如此，我仍无法把目光从这篇论文上移开。理由很简单，因为它正在向着与我们所挑战的同一种疾病——脊髓损伤——从完全不同的入口，交出确凿的成果。
我们的路径，可以说是“耕耘土壤”的工作。平息损伤部位的炎症，保护存活下来的神经，营造出新的连线得以延伸的环境。另一方面，这次的神经假体是“使用并锤炼连线”的工作。让残留的回路在电流下反复工作，引出可塑性，逐步找回功能。一方治愈组织，另一方锤炼回路。在我看来，这两者非但不对立，反而惊人地相辅相成。
因为，这篇论文最为闪耀之处，正是即便关闭装置也依然留存的“真正的恢复”部分。用刺激引出神经回路的可塑性，持续地找回功能——这恰恰与我们再生医学所瞄准的目标朝向同一个地方。倘若，在用细胞和 EV 保护神经、整备再生的土壤之后，再用这样的神经刺激、BCI 来重新锤炼回路。那么，生物学再生与电子工学再训练的组合，或许能比其中任何一方单独走得更远——一边读，我一边一次次想象着这样的未来。
另一点让我深深共鸣的，是贯穿这项研究始终的辅助与治疗虽是两回事，却能够并存这一思想。当场施以帮助，与从根本上治愈。在我们的领域里，抑制症状与再生组织，也常常容易被混为一谈。这次的团队，在把这两者明确区分之后，又让它们共存于同一个系统之中。让当下就给予帮助与终将治愈两者并立——这一设计思想，跨越了模态，对身处再生医学的我而言，也是一份应当学习的指引。
当然，这是一例的概念验证，有效性并未在众多患者身上确立。即便如此，向“完全瘫痪无法恢复”这一沉重的前提，从技术一侧牢牢楔入了一道确凿的楔子的本研究，对于同这一疾病抗争的我们而言，是给予了巨大勇气、以及具体启示的一篇论文。