中新網(wǎng)北京3月25日電 (記者 孫自法)將大腦與機(jī)器建立聯(lián)系的腦機(jī)接口技術(shù)和設(shè)備，近些年來(lái)廣受關(guān)注。不過(guò)，相關(guān)設(shè)備的小型化乃至可穿戴化，一直受重量、能耗、體積等因素限制，吸引科學(xué)家們持續(xù)研究攻關(guān)。

　　腦科研新工具

　　中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所(自動(dòng)化所)3月25日向媒體發(fā)布消息說(shuō)，該所腦網(wǎng)絡(luò)組與腦機(jī)接口北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室最近取得一項(xiàng)突破性進(jìn)展，他們成功研制全球首款電池供電的可穿戴閾上重復(fù)經(jīng)顱磁刺激設(shè)備(rTMS)，可實(shí)現(xiàn)在家庭、社區(qū)等場(chǎng)景下使用，將為抑郁癥、腦卒中、成癮等精神疾病患者帶來(lái)更便捷、更有效的治療選擇，也為腦科學(xué)研究提供新的工具。

　　這項(xiàng)腦機(jī)接口技術(shù)及設(shè)備研發(fā)領(lǐng)域的重要成果論文，已于近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然—通訊》(Nature Communications)發(fā)表。最新研發(fā)的可穿戴rTMS設(shè)備，其功耗、重量降至進(jìn)口商用設(shè)備的10%以下，并保持和現(xiàn)有傳統(tǒng)商業(yè)rTMS設(shè)備十分接近的性能。

　　突破兩大難題

　　中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所研究團(tuán)隊(duì)介紹說(shuō)，傳統(tǒng)rTMS設(shè)備的脈沖發(fā)放頻率很高(可達(dá)50赫茲以上)，在線圈中產(chǎn)生幾千安培的電流，設(shè)備功率在數(shù)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，極大限制了其在臨床和科研中的靈活應(yīng)用。因此，如何將rTMS設(shè)備小型化甚至實(shí)現(xiàn)可穿戴，是科研人員和工程師致力解決的技術(shù)難題。

　　在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)突破了輕量級(jí)磁芯線圈設(shè)計(jì)、高功率密度高壓脈沖驅(qū)動(dòng)技術(shù)兩大難題。輕量級(jí)磁芯線圈將單脈沖的能量損耗降至傳統(tǒng)商用rTMS設(shè)備的1/10以下，最大功率由10千瓦降至800瓦，同時(shí)刺激強(qiáng)度和線圈重量維持不變。高功率密度高壓脈沖驅(qū)動(dòng)技術(shù)將驅(qū)動(dòng)器的功率密度提高至傳統(tǒng)商用rTMS設(shè)備的10倍以上，將主機(jī)的重量由55公斤降至3公斤并由電池供電，實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景的可穿戴應(yīng)用。人體試驗(yàn)顯示，該設(shè)備成功誘發(fā)手部和腿部的運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位，首次在自由行走過(guò)程中實(shí)現(xiàn)rTMS設(shè)備神經(jīng)調(diào)控，揭示中樞神經(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。

　　巨大應(yīng)用潛力

　　研究團(tuán)隊(duì)表示，可穿戴rTMS設(shè)備在臨床和科研中具有巨大的應(yīng)用潛力。一方面，它為抑郁癥等神經(jīng)精神疾病治療提供全新場(chǎng)景的解決方案，實(shí)現(xiàn)患者隨時(shí)、隨地、隨身使用，顯著擴(kuò)大受眾群體，降低就醫(yī)成本并提高治療效果。另一方面，該設(shè)備為研究自然場(chǎng)景下腦功能的動(dòng)態(tài)變化提供全新工具，有助于因果驗(yàn)證自由運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不同腦區(qū)的功能。

　　研究團(tuán)隊(duì)還透露，他們研發(fā)的可穿戴rTMS設(shè)備，未來(lái)可與腦電、近紅外等非侵入式腦信號(hào)檢測(cè)技術(shù)結(jié)合，讓閉環(huán)腦機(jī)接口從實(shí)驗(yàn)室走向真實(shí)場(chǎng)景的大規(guī)模應(yīng)用成為可能。(完)