中科院自动化所全球首推可穿戴rTMS设备，开启脑科学新时代，中科院自动化所研发可穿戴rTMS，改写脑科学研究格局

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成功研发出全球首款电池供电的可穿戴阈上重复经颅磁刺激设备（rTMS），介绍了脑机接口技术分类、经颅磁刺激技术背景，以及该设备的优势、突破和应用前景等内容。

记者于3月25日从中国科学院自动化研究所了解到一则令人振奋的消息。该所脑网络组与脑机接口北京市重点实验室近期取得了一项重大科研成果——成功研发出全球首款采用电池供电的可穿戴阈上重复经颅磁刺激设备（rTMS），相关研究成果已经在国际权威学术期刊《自然·通讯》上发表。

论文的共同第一作者、中国科学院自动化研究所副研究员戚自辉对这台设备进行了详细介绍。他指出，这台可穿戴rTMS设备重量不足3公斤，别看它“身材”小巧，但其性能却丝毫不逊色于商用大型设备。这一特性为rTMS技术在家庭、社区等各种场景，甚至在人们自由行动过程中的全场景应用提供了全新的可能。

中国科学院自动化研究所研究员、脑网络组与脑机接口北京市重点实验室主任蒋田仔提到了脑机接口技术。他解释道：“脑机接口技术的核心是将大脑与机器建立起紧密联系，从而实现脑与外部设备之间的信息交换。按照信息流的方向，脑机接口技术可以分为‘脑控’和‘控脑’两类。”

这里展示的就是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研发的电池供电可穿戴重复经颅磁刺激设备rTMS。

蒋田仔进一步介绍，“脑控”主要实现的是将脑信号解码并转换为外部设备能够识别的信息，而“控脑”也被称作神经调控。它是通过电、磁、声、光、热等多种手段，把物理能量传递到大脑中，以此来干预神经元的活动，最终实现机器到脑的信息交换。与传统的药物治疗相比，物理神经调控技术具有副作用小、靶向性好等显著优点，因此成为了临床脑疾病治疗的有力武器。像深部脑刺激（DBS）这种有创神经调控技术，已经在帕金森病等疾病的治疗领域取得了一定的进展。

然而，在无创神经调控领域，存在着一个长期以来难以攻克的难题。由于人类在进化过程中形成了头皮、颅骨、脑脊液、脑膜等多层颅脑结构，这些结构就像一层又一层的保护罩，将脑组织严密地保护起来。这虽然对大脑起到了很好的保护作用，但却使得精确、有效的无创神经调控变得异常困难，成为了神经调控领域中的一块“硬骨头”。

戚自辉讲述了经颅磁刺激技术的起源。1985年，英国谢菲尔德大学教授安东尼·巴克尔等人发明了经颅磁刺激技术（TMS）。这项技术利用时变磁场在脑内产生感应电流，从而实现对神经元的非侵入性调控，能够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段，TMS与磁共振成像、正电子发射成像、脑磁图并称为“脑科学四大技术”。

但传统的rTMS设备存在明显的局限性。戚自辉表示：“传统rTMS设备的脉冲发放频率很高，为了保证设备的正常运行，需要配套庞大的电源和散热设施，这使得设备的重量达到了数十公斤。如此笨重的设备极大地限制了它在临床和科研中的应用。所以，如何将rTMS设备小型化，甚至实现可穿戴，一直是困扰该领域的技术难题。”

不过，研究团队并没有被困难吓倒。戚自辉介绍，他们通过在轻量级磁芯线圈设计和高功率密度高压脉冲驱动技术方面取得的突破，成功地将设备的功耗和重量降低至进口商用设备的10%，而且刺激强度与现有传统商业TMS设备接近。在试验过程中，该设备首次在自由行走过程中实现了rTMS神经调控，这一成果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。

论文的共同第一作者、中国科学院自动化研究所高级工程师刘浩对可穿戴rTMS设备的未来应用充满了期待。他表示，未来可穿戴rTMS设备可以与脑电、近红外等非侵入式脑信号检测技术相结合，通过对脑信号进行实时解码，来优化rTMS调控过程，形成可穿戴式闭环rTMS神经调控系统。这将有助于提升现有rTMS的治疗稳定性，让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。

蒋田仔对这一成果给予了高度评价：“可穿戴rTMS设备的成功研发是神经精神疾病治疗领域的一项重大突破，它将为患者带来更便捷、更有效的治疗选择，同时也为脑科学研究提供了新的有力工具。这项技术将会在脑健康和脑机接口领域发挥重要作用。”（记者宋晨）

本文围绕中国科学院自动化研究所研发的全球首款可穿戴阈上重复经颅磁刺激设备（rTMS）展开，介绍了脑机接口技术和经颅磁刺激技术背景，阐述该设备突破传统局限，在小型化和性能上取得进步，还探讨其未来应用前景，此成果对神经精神疾病治疗和脑科学研究意义重大。