近日，中國科學院自動化研究所與腦機接口北京市重點實驗室，研發出一款電池供電的可穿戴重復經顱磁刺激設備（rTMS）。rTMS重量小于3公斤，而性能與商用大型設備相當，這為rTMS技術在家庭、社區及自由行動中的全場景應用提供了新可能。
相較于藥物治療，物理神經調控技術因副作用小、靶向性好，成為臨床腦疾病治療的利器。以深部腦刺激為代表的有創神經調控技術在治療帕金森病等領域取得進展。在無創神經調控中，由于人類進化形成的頭皮、顱骨、腦脊液、腦膜等多層顱腦結構，將腦組織層層保護，使得精確而有效的無創神經調控變得困難，這是神經調控領域中的難題。
1985年，英國謝菲爾德大學教授安東尼·巴克爾等發明經顱磁刺激技術（TMS）。這一技術利用時變磁場在腦內產生感應電流，實現對神經元的非侵入性調控，可直接激活神經元產生動作電位，是一種閾上的無創神經調控手段。相較于電休克等閾上調控手段，TMS無需麻醉、副作用小、安全性高，在腦健康領域展現出潛力。而傳統rTMS的脈沖發放頻率較高，在線圈中產生幾千安培的電流，設備功率在幾千瓦到幾十千瓦，配套的電源和散熱設施使得設備重達數十公斤，限制了其在臨床和科研中的應用。當前，將rTMS小型化甚至實現可穿戴是科研人員和工程師面臨的技術難題。
該研究通過輕量級磁芯線圈設計和高功率密度高壓脈沖驅動技術的突破，將設備的功耗和重量降至進口商用設備的10%，且與現有傳統商業TMS設備的刺激強度接近。在人體試驗中，這一設備成功誘發了手部和腿部的運動誘發電位，在自由行走過程中實現了rTMS神經調控，揭示了中樞神經系統和不同肢體肌肉活動之間的動態相互作用。
可穿戴rTMS設備有望為抑郁癥等神經精神疾病的治療提供全新場景的解決方案，并為探討自然場景下腦功能的動態變化提供新工具。
相關成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到科技創新2030-“腦科學與類腦研究”重大項目和國家自然科學基金等的支持。
論文鏈接
電池供電的可穿戴重復經顱磁刺激設備
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