我国科学家开发了世界上第一种可穿戴的经颅磁刺激设备

3月25日，中国科学院自动化研究所脑网络组与脑机接口北京市重点实验室近日成功研发出世界上第一台可穿戴阈上重复经颅磁刺激设备。(rTMS)，在国际学术期刊《自然·通讯》上发表了相关成果。

中国科学院自动化研究所副研究员戚自辉介绍，该论文的共同第一作者介绍，该设备重量小于3公斤，但性能与大型商业设备相当，为RTMS技术在家庭、社区和自由行动中的应用提供了新的可能性。

中国科学院自动化研究所研究员、脑网络组、脑机接口北京市重点实验室主任蒋田仔表示:“脑机接口技术将大脑与机器建立联系，实现大脑与外部设备的信息交换。

蒋田仔说，“大脑控制”实现了大脑信号解码到外部设备的信息转换，“大脑控制”也称为神经控制。物理能量通过电、磁、声、光、热等手段写入大脑，干预神经元的活动，实现机器到大脑的信息交换。与药物治疗相比，物理神经控制技术是临床脑病治疗的利器，因为副作用小，靶向性好。深部脑刺激(DBS)在治疗帕金森病等领域，有创神经调节技术已经取得了进展。

但在无创神经调节中，由于头皮、颅骨、脑脊液、脑膜等多层颅脑结构的进化，大脑组织得到了层层保护，使得精确有效的无创神经调节变得非常困难，这一直是神经调节领域难以啃的“硬骨头”。

据戚自辉介绍，1985年，英国谢菲尔德大学教授安东尼·巴克尔等人发明了颅磁刺激技术(TMS)，它利用时变磁场在大脑中产生感应电流，实现对神经元的非侵入性调节，直接激活神经元产生动作电位。TMS与磁共振成像、正电子发射成像、脑磁图作为一种阈值无创神经调节手段，被称为“脑科学四大技术”。

“传统rTMS设备的脉冲发放频率很高，配套的电源和散热设施使设备重达数十公斤，极大地限制了其在临床和科学研究中的应用。如何将rTMS设备小型化，甚至实现可穿戴，是一个技术难题。”戚自辉说。

据戚自辉介绍，研究小组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，成功将设备的功耗和重量降低到进口商用设备的10%，接近现有传统商用TMS设备的刺激强度。在实验中，该设备首次在自由行走过程中实现了rTMS神经调节，揭示了中枢神经系统和不同肢体肌肉活动之间的动态相互作用。

中国科学院自动化研究所高级工程师刘浩表示，未来可穿戴的rTMS设备可以结合脑电、近红外等非侵入性脑信号检测技术，通过实时解码脑信号，优化rTMS调控流程，形成可穿戴的闭环rTMS神经调控系统，提高现有rTMS的治疗稳定性，使闭环脑机接口可以从实验室大规模应用到真实场景。

“RTMS可穿戴设备的成功研发是神经精神疾病治疗领域的突破，将为患者带来更加便捷有效的治疗选择，为脑科学研究提供新的工具。这项技术将在大脑健康和大脑机器接口领域发挥重要作用。”蒋田仔说。新华社(记者宋晨)