对于晚期肌萎缩侧索硬化（ALS，俗称渐冻症）进展至闭锁综合征的患者而言，稳定的沟通能力是决定生存质量与安全的核心支柱。植入式脑机接口（BCI）已被证实可帮助重度瘫痪患者实现日常交流与设备控制，但现有技术均围绕白天清醒场景优化，始终未覆盖夜间使用的核心刚需——睡眠状态与昼夜节律差异会显著改变皮层神经信号特征，直接套用白天训练的解码器会产生大量误触发，严重干扰患者与照护者休息；而夜间恰恰是患者最需要照护支持的时段，痰液堵塞、体位不适等突发状况无法及时呼叫，将直接威胁患者的生存安全。

近日，荷兰乌得勒支大学Mariska J. Vansteensel教授团队在《Scientific Reports》发表研究（DOI: 10.1038/s41598-026-44228-7），针对ALS患者的植入式皮层脑电图（ECoG）脑机接口，系统对比了昼夜神经信号特征，验证了日间解码器的夜间应用局限，并开发验证了专属夜间模式，为植入式BCI实现全天候可用提供了首个长达2年的居家真实场景证据。

本研究基于一名参与Utrecht NeuroProsthesis临床试验（NCT02224469）的晚期女性ALS患者的长期数据开展。患者2015年首次植入覆盖左侧感觉运动皮层手区的硬膜下ECoG电极条，2020年9月更换新设备以保障系统持续使用；日间通过尝试右手连续敲击动作生成点击指令，通过更长时间的持续尝试动作触发逃逸/快速呼叫指令。研究划定12:00~20:00为日间数据区间、0:00~8:00为夜间数据区间，依次完成昼夜信号特征对比、日间解码器夜间性能离线评估、夜间模式开发与长期居家性能验证三部分研究。

研究对比日间与夜间的ECoG信号发现，用于BCI控制的低频带（LFB）与高频带（HFB）功率均值、信号方差，夜间均显著高于日间；其中LFB方差、HFB功率的昼夜差异，会随植入时间推移进一步扩大。

日间与夜间高频带（HFB）、低频带（LFB）信号的功率均值与方差变化

日间与夜间神经信号的功率、方差差值统计

研究将日间优化的解码算法，离线应用于夜间模式开发前所记录的86.2小时夜间静息基线数据。结果显示，100%的夜晚均会出现非预期的误激活，平均每小时产生245次误点击指令、13次误逃逸/呼叫触发，完全无法直接用于夜间场景。

夜间非预期误触发的时段分布

针对夜间信号特征与使用场景，团队开发了无需视觉提示的专属夜间模式——因患者夜间无法自主控制眼睑闭合，需用医用胶带闭合双眼保护角膜（无法依赖视觉反馈），团队转而以患者的呼吸机节律作为天然时间参照：患者跟随通气周期（通常15次/分钟，有时调至14或16次/分钟），在一个4秒周期内尝试手部运动，下一个周期保持放松，重复该“运动-静息”序列以形成规律的锁时LFB信号波动。启动前，患者需完成30秒校准（3次手部尝试运动）。

夜间模式激活的信号序列示例

该模式的关键在于长时序验证机制：算法需在滑动窗口内连续识别出符合6~10秒间隔的多个有效事件序列，约1.5分钟后方可触发系统激活以呼叫照护者。这种设计有效过滤了睡眠期的自发信号波动，保证了极低的误报率。

长期居家数据显示，2020年9月至2022年10月的2年间，患者共在494个夜晚使用该夜间模式；其中，有完整照护记录的337个夜晚中，79%的夜晚实现了零差错运行（即无任何误报或假阴性）。从事件类型看（注：以下事件并非互斥，同一夜晚可能同时存在成功呼叫与偶发漏报/误报）：33%的夜晚系统全程静默且无意外触发（真阴性），58%的夜晚包含至少一次真实有效的护理呼叫（真阳性，存在呼叫的夜晚平均触发2.3次），而15%和8%的夜晚则分别记录到假阴性（尝试呼叫但未触发）与误报（非预期触发）情况。呼叫需求多为吸痰、给药等护理相关内容，患者多次向研究团队表达对该功能的认可。

夜间模式长期居家使用性能统计

研究团队在讨论中表示，脑机接口的真实居家应用，夜间场景的性能要求比日间更严格：误触发会同时打断患者与照护者的睡眠，漏触发则会让患者无法及时获得所需照护。本研究首次证实，可靠的夜间BCI使用，必须制定适配昼夜节律与睡眠相关信号变化的策略。

综上，该研究首次报道了可长期居家使用的植入式脑机接口夜间功能方案，明确了脑机接口“全天候可接入”与“全天候可靠可用”的核心差异，为重度瘫痪患者实现全时段脑机接口辅助提供了关键的实践基础。值得注意的是，随着ALS病情进展，患者整体BCI性能在后期出现退化，夜间模式最终于2022年10月停用。研究团队认为，这恰恰体现了在神经退行性疾病中维持长期BCI可靠性的挑战，也凸显了开发自适应算法的必要性。