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近日，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所與腦機(jī)接口北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，研發(fā)出一款電池供電的可穿戴重復(fù)經(jīng)顱磁刺激設(shè)備（rTMS）。rTMS重量小于3公斤，而性能與商用大型設(shè)備相當(dāng)，這為rTMS技術(shù)在家庭、社區(qū)及自由行動(dòng)中的全場(chǎng)景應(yīng)用提供了新可能。相較于藥物治療，物理神經(jīng)調(diào)控技術(shù)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(chuàng)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在治療帕金森病等領(lǐng)域取得進(jìn)展。在無(wú)創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控中，由于人類(lèi)進(jìn)化形成的頭皮、顱骨、腦脊液、腦膜等多層顱腦結(jié)構(gòu)，將腦組織層層保護(hù)，使得精確而有效的無(wú)創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控變得困難，這是神經(jīng)調(diào)控領(lǐng)域中的難題。1985年，英國(guó)謝菲爾德大學(xué)教授安東尼·巴克爾等發(fā)明經(jīng)顱磁刺激技術(shù)（TMS）。這一技術(shù)利用時(shí)變磁場(chǎng)在腦內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)元的非侵入性調(diào)控，可直接激活神經(jīng)元產(chǎn)生動(dòng)作電位，是一種閾上的無(wú)創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控手段。相較于電休克等閾上調(diào)控手段，TMS無(wú)需麻醉、副作用小、安全性高，在腦健康領(lǐng)域展現(xiàn)出潛力。而傳統(tǒng)rTMS的脈沖發(fā)放頻率較高，在線圈中產(chǎn)生幾千安培的電流，設(shè)備功率在幾千瓦到幾十千瓦，配套的電源和散熱設(shè)施使得設(shè)備重達(dá)數(shù)十公斤，限制了其在臨床和科研中的應(yīng)用。當(dāng)前，將rTMS小型化甚至實(shí)現(xiàn)可穿戴是科研人員和工程師面臨的技術(shù)難題。該研究通過(guò)輕量級(jí)磁芯線圈設(shè)計(jì)和高功率密度高壓脈沖驅(qū)動(dòng)技術(shù)的突破，將設(shè)備的功耗和重量降至進(jìn)口商用設(shè)備的10%，且與現(xiàn)有傳統(tǒng)商業(yè)TMS設(shè)備的刺激強(qiáng)度接近。在人體試驗(yàn)中，這一設(shè)備成功誘發(fā)了手部和腿部的運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位，在自由行走過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了rTMS神經(jīng)調(diào)控，揭示了中樞神經(jīng)系統(tǒng)和不同肢體肌肉活動(dòng)之間的動(dòng)態(tài)相互作用。可穿戴rTMS設(shè)備有望為抑郁癥等神經(jīng)精神疾病的治療提供全新場(chǎng)景的解決方案，并為探討自然場(chǎng)景下腦功能的動(dòng)態(tài)變化提供新工具。相關(guān)成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類(lèi)腦研究”重大項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。論文鏈接電池供電的可穿戴重復(fù)經(jīng)顱磁刺激設(shè)備