一種新型腦機接口不僅可以讓癱瘓患者的手正常移動，還可以恢復觸覺。這項研究的論文於 2020 年 4 月 24 日發表在頂刊 Cell 上。該研究由俄亥俄州私人非營利性應用科學技術開發公司巴特爾紀念研究所（Battelle Memorial Institute）和俄亥俄州立大學的研究人員共同開發。
研究主要針對脊髓損傷（spinal cord injury，SCI）患者，脊髓損傷（SCI）往往導致肢體癱瘓、大小便失禁及性功能障礙。使用腦機接口（Brain-computer interface，BCI）可以讓癱瘓的肌肉「復活」，並單獨增強運動功能。研究證明，腦機接口可以放大患有脊髓損傷病人手上殘餘的觸摸信號，傳遞給大腦，以幫助患者恢復運動功能和觸覺。
使用者通過腦機接口設備，讓自身的感覺和運動事件可以被腦機接口設備解碼，並實現感覺運動恢復。同時，患者的控制力、感覺及運動功能均可增強（如下圖）。該發現拓寬了腦機接口在 「恢復」 功能上的應用範圍。
圖丨手臂和手上的皮膚刺激引起頸脊髓損傷患者對運動皮層（M1）的強烈神經反應（來源：上述論文）
腦機接口：人腦與機器的雙向溝通
腦機接口，即實現大腦與機器互聯溝通的技術。若將大腦的功能粗略分類，可以概括為感知世界（如視覺、聽覺等感官）、肢體運動（如四肢運動、眼動、說話等）以及其他更加內源性的功能（如決策、記憶、情緒等）。
除了大腦這個「中央處理器」，為了實現感覺和運動功能，神經系統還需要如視網膜這樣的探測器 、神經肌肉接頭（Neuromuscular Junction ，運動神經元軸突末梢在骨骼肌肌纖維上的接觸點）效應器 、以及腦幹脊髓這連接大腦與外周探測器的鏈路系統。
在許多疾病和意外中，遭受損傷的多是外周的探測器效應器和鏈路系統，而大腦的正常功能並未受影響。此時，如果用人工假體等替代原有受損部位的功能，並與大腦連接起來，這些運動與感覺功能的缺失將會被重建。
（來源：Pixabay）
其中的難點在於如何與大腦連接，如何用大腦聽得懂的語言向其發送信息，又如何解讀大腦傳遞出的信息，這是腦機接口技術所要解決的問題。此外，除了對感官和運動的重建，任何由外源設備對大腦信號的幹預或解讀，都會利用到腦機接口技術。
腦機接口的重建功能主要分為兩類：1）讀取型腦機接口，讀取、解碼神經信號，主要應用在運動功能重建。2）刺激型腦機接口，將人工假體所探測到的信號編碼寫入神經系統，主要應用在感覺重建。在作用方式上也分為侵入性、半侵入性和非侵入性三種，區別在於是否將其植入大腦皮層參與運行。
此外，也有既可讀取又可寫入信息的雙向腦機接口 ，除了可以實現運動與感覺之間的相互反饋，還可以幹預更多腦功能，如對記憶的儲存和增強。腦機接口領域的絕大部分研究工作是針對讀取型接口展開， 因為問題複雜度更低，未知傷害更小，信號採集和算法工具更多，更易於開展動物實驗。
腦機接口商用小荷初露
2016 年，「腦科學和類腦研究」已被列入「十三五」規劃綱要，核心問題包括腦與認知、腦機智能和腦健康，這將大大推動腦機接口技術及應用的發展。
腦機接口的醫療應用主要分為兩個方向，分別是 「強化」 和「恢復」，現階段以恢復類為主，因為更易實現。
「強化」方向主要是指將晶片植入大腦，以增強記憶、推動人腦和計算設備的直接連接。這就是所謂的 「人類增強」（Human Intelligence，HI）。淺層次的研究是腦機單向，更深一層次的將是機腦雙向。目前，在做「強化」 方向的主要包括 「鋼鐵俠」 馬斯克創辦的 Neuralink 以及獲得 1 億美元投資的 Kernel。
（來源：Neuralink / YouTube）
「恢復」方向主要是指可以針對多動症、中風、癲癇等疾病以及殘障人士做對應的恢復訓練，採取的主要方式是神經反饋訓練。這一方向在全球的一些醫院、診所、康復中心中已經得到應用，也有不少創業公司在做這方面的可穿戴設備。
具體來說，腦機接口技術可以幫助患者和用戶實現：
與周圍環境進行交流：BCI 機器人可以幫助殘疾人使用電腦、撥打電話等；控制周圍環境：BCI 機器人可以幫助殘疾人或老年人控制輪椅、家庭電器開關等；運動康復：BCI 康復機器人可以幫助殘疾人或失去運動能力的老年人進行主動康復訓練，BCI 護理機器人可以從事基本護理工作，提高殘疾人或老年人的生活質量。重獲肢體能力：基於 BCI 機器人的義肢可成功幫助肢體殘疾的殘障人士重新獲得肢體控制的能力。重獲缺失的感知能力：除了通過思維控制一些設備之外，有望幫助部分喪失的感知能力的人群再次獲得感知能力，比如視覺、聽覺和觸覺等。例如，人們正面臨著年齡或其他原因導致的神經 / 精神功能障礙疾病的威脅，這些疾病包括中風、老年痴呆、帕金森病、抑鬱症及意外事故（如交通事故）引起的四肢癱瘓或缺失，如肌萎縮側索硬化症（ALS）和脊髓損傷（SCI）患者，通常會退化到所謂的「閉鎖「（Locked-in）狀態而徹底喪失與外界通信聯繫，腦機交互就可以成為他們與外界交流的可能途徑。
又如中風患者的運動功能康復，已有證據表明，基於腦機交互的康復模式較傳統的康復模式更為有效。
腦機交互技術還可以用於精神疾病治療。研究顯示，腦機交互訓練可以對小兒多動症、情緒紊亂等病症有一定的治療作用，而且對一些使用藥物無效的病人也有幫助。目前這一領域的研究者認為，腦機交互的操作制約功能以及大腦的可塑性在其中起到了重要作用，特別是意識障礙患者，他們由於嚴重癱瘓，無法說話，沒有與外界交流的通道，腦機交互技術基於腦信號，能夠建立這類病人與外界的直接通信渠道，可以用於這類病人的輔助診斷與康復。
目前，國內也湧現出多家腦機接口技術企業，瀋陽新松機器人（機器人：300024）、BrainCo、義烏哈工億腦科技有限公司、西安臻泰智能科技有限公司、北京腦陸科技有限公司等均為從事腦機接口產品研發的企業。