这是第52期 CyborgIN。

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脑机接口正在进入更长时间的真实使用

今年6月，《Nature Medicine》发表了加州大学戴维斯分校团队的一项脑机接口研究。研究对象 Casey Harrell 患有 ALS，随着疾病发展，他的肌肉控制能力逐渐下降，说话也变得越来越困难。

Casey Harrell和他的妻子，女儿参与测试；https://www.nih.gov/news-events/nih-research-matters/brain-computer-device-helps-man-speak

研究人员在他的运动皮层植入电极，记录他尝试说话时产生的神经活动，再通过计算机将这些信号解码成文字。系统使用一个包含12.5万个单词的词汇表，识别出的内容可以显示在屏幕上，也可以通过数字声音朗读出来。这个声音根据 Harrell 失去说话能力前留下的录音制作，保留了他原来的声音特征。

这项研究持续了近23个月。最初280天，研究人员每周两到四次前往 Harrell 家中设置系统，随后将操作方法教给他的照护者，使设备能够脱离研究人员的现场协助长期运行。

在近两年的时间里，Harrell 累计使用这套脑机接口超过3800小时，用于面对面交谈、视频通话、电子邮件和短信。在超过18万个句子中，他认为79%的句子正确或基本正确，另有13%的句子可以通过系统自行修正。

相比一次实验中完成某项脑控任务，这项研究记录了脑机接口进入家庭之后的长期使用情况。设备需要反复启动、设置和校准，也需要由患者和照护者共同使用。研究团队还计划利用长期积累的数据继续改进系统，并进一步缩小设备体积，提高耐用性和便携性。

在江苏，侵入式脑机接口也进入了临床康复训练。

6月5日，26岁的笑笑在南通大学附属医院接受了侵入式脑机接口柔性电极系统植入手术。8根极细的柔性电极被植入大脑运动功能区，与一个硬币大小的植入体连接，采集到的脑电信号通过无线方式传出，再经过解码转化成电脑能够识别的操作指令。

6月29日系统正式开机。经过5天训练，她已经能够从基础的小球追踪和点格训练，逐渐过渡到自由控制电脑光标。按照后续康复计划，她还将尝试通过意念控制轮椅。

当身体无法回应，脑活动（潜意识）仍然可能检测到

脑机接口的另一项近期研究关注的是长期意识障碍和闭锁综合征患者。

英国巴斯大学研究团队使用可穿戴 EEG 设备记录患者的脑电活动，并要求参与者想象不同的动作，例如用左手举起重物或者抬起双脚。即使身体没有产生实际动作，不同的运动想象仍然可能形成可以识别的脑活动模式。

https://www.nature.com/articles/s43856-026-01574-x

研究没有停留在单次检测。参与者会接受多轮训练，并获得实时声音反馈，了解系统是否识别到了相应的脑活动。随后，一部分参与者进入简单的是非问答阶段，通过想象不同动作分别表达“是”和“否”。

研究共纳入42名参与者，其中31人表现出可靠的主动脑活动调节能力。将这种多阶段脑机接口评估与标准行为测试结合后，对最低意识状态的检测率从39%提高到69%。

对于严重脑损伤患者，传统床旁评估通常依赖眼球运动、反射和执行简单指令等外部行为。当患者无法完成这些动作时，仅依靠身体反应可能遗漏仍然存在的意识活动。研究团队因此将测试分散到多个阶段，通过重复训练和反馈观察脑活动是否能够稳定出现。

这里的脑机接口没有控制机械臂，也没有输入文字，它首先用于确认一个人是否仍然能够有意识地调节自己的脑活动。对于部分无法通过身体表达的患者，这些变化可能提供额外的临床信息，也为之后更简单的交流留下空间。

电极如何进入大脑，也在发生变化

随着侵入式脑机接口进入更多人体试验，植入过程本身也在持续调整。

大脑表面覆盖着坚韧的硬脑膜。过去进行侵入式脑机接口手术时，通常需要切开硬脑膜，再将电极放置到相应位置。Neuralink 最近测试了一种经硬脑膜植入方式，让柔性电极丝直接穿过完整的硬脑膜。

为了完成植入，团队调整了植入针的设计，使其能够穿透硬脑膜，同时减少弯曲和断裂。由于完整的硬脑膜会遮挡下方的血管和脑表面结构，手术机器人也采用了新的成像方法进行识别和避让。

在进入人体试验之前，研究人员使用人工硬脑膜和大脑模拟物进行了数百次实验。2026年5月，首次采用这种方式的人体手术在加拿大完成，参与者在术后一小时内已经能够通过脑机接口移动电脑光标。

对于侵入式脑机接口，神经信号的质量只是整个系统的一部分。电极如何植入、手术能否稳定重复、设备如何长期留在人体内，同样影响后续的临床使用。随着脑机接口逐渐进入长期试验，这些过去主要属于神经外科和工程系统的问题，也越来越多地出现在产品设计之中。

从神经信号到肌电信号

并非所有仿生设备都需要直接读取大脑。

在墨西哥，瓜达拉哈拉大学研究人员开发了一款名为 E-Redi 的仿生手臂，通过一个肌肉传感器读取残肢产生的肌电信号，再控制假肢完成不同的手部动作。

这款仿生手的第一位测试者 Alberto Orozco 天生患有肢体缺损。小时候，他在一次暑期课程中认识了后来参与 E-Redi 机械设计的 Jorge Velazco。两个人一起看《星球大战》和《机械战警》时，曾经开玩笑说，未来有一天要为 Orozco 制作一条仿生手臂。多年以后，Velazco 将这个想法放进自己的大学毕业论文，随后与瓜达拉哈拉大学团队继续开发。

E-Redi 的设计重点放在降低控制复杂度上。使用者通过单个肌肉传感器完成不同的假肢动作，研究团队还计划在未来版本中加入语音命令，与肌肉活动共同参与控制。

对于仿生肢体，机械结构和自由度只是使用过程的一部分。使用者需要学习如何产生稳定的肌电信号，也需要逐渐熟悉不同肌肉活动与假肢动作之间的对应关系。传感器越复杂，能够采集的信息可能越丰富，但设备的佩戴、校准和学习成本也会随之增加。E-Redi 选择了相对简单的信号入口，希望缩短使用者适应假肢所需的时间。

传感器被直接画在皮肤上

肌电控制依赖人体表面的信号采集，而传统电极通常由金属等刚性材料制成，很难始终与皮肤保持紧密接触。运动、出汗和毛发都会影响传感效果，水凝胶虽然更加柔软，也可能随着水分流失逐渐降低黏附性。

宾夕法尼亚州立大学研究团队最近开发了一种可以直接涂在人体表面的导电墨水。湿润状态下，它具有类似胶水的黏性，涂在皮肤上约10分钟后逐渐干燥，并顺着皮肤表面形成紧密贴合的传感层。

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2615835123

连接电极后，这种材料可以读取 EEG、ECG 和 EMG，也就是大脑、心脏和肌肉产生的电信号。研究人员已经验证了超过12小时的心电监测，并测试了运动和出汗状态下的黏附能力。

在另一项演示中，研究人员利用导电墨水采集肌电信号，再将信号传输给机器人假肢，实现机械手控制。原本需要贴在皮肤上的独立传感器，由此变成了一层可以直接涂覆的材料。

这种墨水还可以加入不同的食用色素，在身体表面形成不同颜色和图案。使用结束后，它可以被清洗掉，再重新涂覆。研究团队未来还计划加入对皮质醇、葡萄糖等生物标志物的检测。

从 E-Redi 使用的单个肌肉传感器，到直接覆盖皮肤的导电墨水，仿生肢体与人体之间的接口正在沿着皮肤表面变化。机械手仍然位于身体之外，但控制它的信号来自身体内部，并通过越来越柔软的材料直接读取。

仿生皮肤的另一条路径

另一项近期研究中的“仿生皮肤”没有用于控制机器，而是覆盖在感染伤口上。

香港理工大学等机构的研究团队开发了一种具有分层 Janus 纳米纤维结构的仿生冷却皮肤，希望同时处理伤口保护、散热和抗菌。

http://dx.doi.org/10.1007/s40820-026-02240-6

材料的外层具有疏水性，可以减少外部水分进入，并通过较高的中红外发射率帮助散热；内层具有亲水性，用于处理伤口附近的水分，同时结合具有可见光响应能力的材料产生抗菌作用。

在模拟阳光下，这种材料可以使表面温度降低约4℃。针对金黄色葡萄球菌的实验中，其抗菌效率达到97.1%。动物实验显示，接受这种材料处理的感染伤口在11天内接近完全闭合。

研究人员还对材料的机械性能进行了调整，使其拉伸能力和强度接近人体皮肤，同时保持透气和水汽传输能力。对于长期覆盖在人体表面的材料，这些性能直接影响穿戴感受以及伤口附近的环境。

同样被称为“皮肤”，导电墨水和仿生冷却皮肤承担着不同的功能。前者读取身体产生的电信号，后者参与保护和修复受损组织。一个贴近健康皮肤寻找信号，另一个覆盖在受损皮肤上，为组织生长提供新的环境。

写在最后

这些研究，从侵入大脑的柔性电极，到读取肌肉活动的传感器，再到直接涂在身体表面的导电材料，呈现出人体接口越来越丰富的形态。脑机接口可以让神经活动越过受损的运动通路，肌电信号可以继续控制外部肢体，皮肤则同时承担着信号采集、设备连接和组织保护的功能。

这些变化仍然分散在不同的实验室、医院和研究项目中。有人正在学习用意念移动光标，有人则每天通过脑机接口完成交流，有人第一次戴上朋友为自己参与设计的仿生手臂，还有一些新的材料正在人体表面读取电信号，或者覆盖在伤口上。

技术进入身体的方式越来越多，身体与外部设备之间，也有了更多可以连接的可能性，当人和机器互为接口，物理世界与意识流动是自然且迅速的。