中新网北京3月25日电 (记者 孙自法)将大脑与机器建立联系的脑机接口技术和设备，近些年来广受关注。不过，相关设备的小型化乃至可穿戴化，一直受重量、能耗、体积等因素限制，吸引科学家们持续研究攻关。

Ein neues Werkzeug für die Hirnforschung

　　中国科学院自动化研究所(自动化所)3月25日向媒体发布消息说，该所脑网络组与脑机接口北京市重点实验室最近取得一项突破性进展，他们成功研制全球首款电池供电的可穿戴阈上重复经颅磁刺激设备(rTMS)，可实现在家庭、社区等场景下使用，将为抑郁症、脑卒中、成瘾等精神疾病患者带来更便捷、更有效的治疗选择，也为脑科学研究提供新的工具。

Diese wichtige Errungenschaft auf dem Gebiet der Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie sowie der Geräteforschung und -entwicklung wurde kürzlich in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Der Stromverbrauch und das Gewicht der neu entwickelten tragbaren rTMS-Geräte werden auf weniger als 10 % der importierten kommerziellen Geräte reduziert, und die Leistung kommt der der bestehenden traditionellen kommerziellen rTMS-Geräte sehr nahe.

Durchbrechen Sie zwei große Probleme

Nach Angaben des Forschungsteams des Instituts für Automatisierung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ist die Impulsemissionsfrequenz herkömmlicher rTMS-Geräte sehr hoch (bis zu mehr als 50 Hz), Tausende von Ampere Strom werden in der Spule erzeugt, die Leistung der Geräte liegt in Tausenden von Watt, und die unterstützende Stromversorgung und Wärmeableitungseinrichtungen lassen das Gerät Dutzende von Kilogramm wiegen, was seine flexible Anwendung in der klinischen und wissenschaftlichen Forschung stark einschränkt. Daher ist die Miniaturisierung oder sogar Tragbarkeit von rTMS-Geräten ein technisches Problem, an dessen Lösung sich Forscher und Ingenieure beteiligen.

In dieser Studie hat das Forschungsteam zwei große Probleme überwunden: das Design der leichten Kernspule und die Hochspannungs-Impulsantriebstechnologie mit hoher Leistungsdichte. Die leichte Kernspule reduziert den Energieverlust eines einzelnen Impulses auf weniger als 3/0 im Vergleich zu herkömmlichen kommerziellen rTMS-Geräten, und die maximale Leistung wird von 0 kW auf 0 Watt reduziert, während die Stimulationsintensität und das Gewicht der Spule gleich bleiben. Die Hochspannungs-Impulsantriebstechnologie mit hoher Leistungsdichte erhöht die Leistungsdichte des Treibers auf mehr als das 0-fache herkömmlicher kommerzieller rTMS-Geräte, reduziert das Gewicht des Hosts von 0 kg auf 0 kg und wird mit Batterien betrieben, was tragbare Anwendungen in allen Szenarien ermöglicht. Versuche am Menschen haben gezeigt, dass das Gerät erfolgreich motorisch evozierte Potentiale in den Händen und Beinen induziert, und zum ersten Mal wurde die neuronale Modulation des rTMS-Geräts während des freien Gehens realisiert, wodurch die dynamische Interaktion zwischen dem Zentralnervensystem und verschiedenen Muskelaktivitäten der Gliedmaßen aufgedeckt wurde.

Riesiges Anwendungspotenzial

Laut dem Forschungsteam haben tragbare rTMS-Geräte ein großes Potenzial für klinische und wissenschaftliche Anwendungen. Einerseits bietet es eine neue Szenariolösung für die Behandlung von neuropsychiatrischen Erkrankungen wie Depressionen, die von Patienten jederzeit, überall und überall angewendet werden kann, wodurch das Publikum erheblich erweitert, die Kosten der medizinischen Behandlung gesenkt und der Behandlungseffekt verbessert wird. Auf der anderen Seite bietet das Gerät ein neues Werkzeug zur Untersuchung der dynamischen Veränderungen der Gehirnfunktion in natürlichen Szenen, das hilfreich ist, um die Funktionen verschiedener Gehirnregionen während der freien Bewegung kausal zu verifizieren.

Das Forschungsteam zeigte auch, dass das von ihnen entwickelte tragbare rTMS-Gerät in Zukunft mit nicht-invasiven Technologien zur Signalerkennung des Gehirns wie EEG und Nahinfrarot kombiniert werden kann, wodurch es möglich wird, dass Gehirn-Computer-Schnittstellen mit geschlossenem Regelkreis vom Labor in die großflächige Anwendung realer Szenen übergehen. (ENDE)