随着科技的不断发展,脑机接口(Brain-Computer Interface, BCI)技术逐渐成为研究热点,其应用范围也从实验室研究扩展到实际医疗领域。特别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成功研发的全球首款电池供电的可穿戴阈上重复经颅磁刺激设备(rTMS),为精神疾病治疗领域带来了革命性的变革。
一、rTMS设备的技术突破
rTMS设备是一种通过非侵入式方法,利用磁场作用于大脑皮层来调节神经活动的技术。中国科学院自动化研究所的研究团队在设备研制中,突破了两大技术难题:
轻量级磁芯线圈设计:该设计将TMS的单脉冲能量损耗降至传统商用rTMS设备的1/10以下,最大功率由10千瓦降至800瓦,同时刺激强度和线圈重量维持不变。这一设计使得设备更加轻便,便于携带。
高功率密度高压脉冲驱动技术:这项技术将驱动器的功率密度提高至传统商用rTMS设备的10倍以上,将主机的重量由55公斤降至3公斤,并由电池供电,实现了全场景的可穿戴应用。
二、rTMS设备的应用潜力
精神疾病治疗:rTMS设备为抑郁症等神经精神疾病的治疗提供了全新场景的解决方案。患者可以随时、随地、随身使用,显著扩大受众群体,降低就医成本并提高治疗依从性。
脑科学研究:rTMS设备为研究自然场景下脑功能的动态变化提供了全新工具,有助于因果地验证自由运动过程中不同脑区的功能。
未来应用前景:rTMS设备未来可与脑电、近红外等非侵入式脑信号检测技术结合,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。
三、rTMS设备的应用实例
抑郁症治疗:通过rTMS设备对大脑特定区域进行磁刺激,可以调节患者的情绪,减轻抑郁症状。
脑卒中康复:rTMS设备可以帮助脑卒中患者恢复肢体功能,提高生活质量。
成瘾治疗:rTMS设备可以帮助患者戒除药物或酒精依赖。
四、总结
rTMS设备的研发成功,标志着我国在脑机接口技术领域取得了重要突破。这一技术将为精神疾病治疗带来新的希望,并为脑科学研究提供有力工具。在未来,随着技术的不断发展和完善,脑机接口技术将在更多领域发挥重要作用,为人类健康和生活带来更多福祉。