我国科学家研(yan)制出全球首款电池(shi)供电的可穿戴(dai)经颅磁刺激设备
记者3月25日从中国科学院(yuan)自动化研(yan)究所获悉，该(gai)所脑网络组(zu)与(yu)脑机接口北京(jing)市重点实验室近日成功研(yan)发出全球首款电池(shi)供电的可穿戴(dai)阈上重复经颅磁刺激设备（rTMS），相(xiang)关成果已发表在国际学术期刊《自然(ran)·通讯》上。
论文的共同第(di)一编辑、中国科学院(yuan)自动化研(yan)究所副研(yan)究员戚自辉先容(shao)，这台设备重量小于3公斤，性(xing)能却与(yu)商用大型设备相(xiang)当，为rTMS技术在家庭、社(she)区及自由行动中的全场景应用提供了新可能。
“脑机接口技术将大脑与(yu)机器建立联系，实现脑与(yu)外部设备的信息(xi)交换，按照(zhao)信息(xi)流的方向可分为‘脑控’和‘控脑’两类。”中国科学院(yuan)自动化研(yan)究所研(yan)究员、脑网络组(zu)与(yu)脑机接口北京(jing)市重点实验室主任蒋田(tian)仔说。
蒋田(tian)仔先容(shao)，“脑控”实现了脑信号解码到外部设备的信息(xi)转换，而“控脑”也叫神经调控，通过电、磁、声(sheng)、光、热等手(shou)段，将物理能量写入大脑来干预神经元的活动，实现机器到脑的信息(xi)交换。相(xiang)较于药物治疗，物理神经调控技术因其副作用小、靶向性(xing)好，是临(lin)床脑疾病治疗的利器。以深部脑刺激（DBS）为代表的有创神经调控技术已在治疗帕金森病等领域取得进(jin)展。
然(ran)而，在无创神经调控中，由于人类进(jin)化形成的头皮、颅骨、脑脊(ji)液、脑膜等多(duo)层颅脑结构，将脑组(zu)织层层保(bao)护，使得精确、有效的无创神经调控变得很(hen)困难，这始终是神经调控领域中一块难啃的“硬骨头”。
戚自辉先容(shao)，1985年，英国谢菲尔德大学教(jiao)授安东尼·巴克尔等人发明了经颅磁刺激技术（TMS），其利用时变磁场在脑内产生感应电流，实现对神经元的非侵入性(xing)调控，直接激活神经元产生动作电位。作为一种阈上的无创神经调控手(shou)段，TMS与(yu)磁共振成像、正电子发射成像、脑磁图并称“脑科学四(si)大技术”。
“传统rTMS设备的脉冲发放频率很(hen)高，配套的电源和散热设施使设备重达数十公斤，极大限制其在临(lin)床和科研(yan)中的应用。如何将rTMS设备小型化，甚至是实现可穿戴(dai)，是技术难题。”戚自辉说。
戚自辉先容(shao)，研(yan)究团队通过轻量级磁芯线圈设计和高功率密度高压脉冲驱动技术的突破，成功将设备功耗、重量降至进(jin)口商用设备的10%，且和现有传统商业TMS设备的刺激强度接近。试验中，该(gai)设备首次在自由行走过程实现了rTMS神经调控，揭(jie)示了中枢神经系统和不同肢体肌肉活动之(zhi)间(jian)的动态相(xiang)互作用。
论文的共同第(di)一编辑、中国科学院(yuan)自动化研(yan)究所高级工程师刘浩表示，可穿戴(dai)rTMS设备未来可与(yu)脑电、近红外等非侵入式脑信号检测技术结合，通过对脑信号的实时解码优化rTMS调控过程，形成可穿戴(dai)式闭环rTMS神经调控系统，提升现有rTMS的治疗稳(wen)定性(xing)，让(rang)闭环脑机接口从实验室走向真实场景的大规模应用成为可能。
“可穿戴(dai)rTMS设备的成功研(yan)发是神经精神疾病治疗领域的一项突破，将为患者带来更(geng)便捷、更(geng)有效的治疗选(xuan)择，同时也为脑科学研(yan)究提供了新的工具(ju)。这项技术将会在脑健康和脑机接口领域发挥重要作用。”蒋田(tian)仔说。
【原标题】新突破！全球首款，研(yan)发成功→