临床医生和研究人员长期以来一直使用经颅磁刺激 (TMS) 来治疗和研究慢性疼痛和严重抑郁症。一种新技术，多位点 TMS (mTMS)，将通过利用磁传感器的新颖设计改进方法，允许对所有刺激参数(位置、强度和感应电场的方向)进行电子控制，并由机器人辅助在几分之一秒内将刺激从大脑的一个部分重定向到另一个部分。
TMS 包括通过放置在头部表面的线圈向大脑施加一系列磁脉冲。手动移动提供脉冲的线圈、选择刺激部位和方向以及监测反应目前是一项艰巨的任务，需要熟练、经验丰富的专家。
ConnectToBrain 项目旨在显着改善这一过程。“目的是改变大脑连接，帮助患有抑郁症、慢性疼痛和中风等疾病的患者。目前的技术使用手动刺激器，因此只有少数患有疼痛的患者，例如，可以在日。电子瞄准和自动化可以增加治疗能力，”负责该项目的 Risto Ilmoniemi 教授说。
“我们的愿景是创建一个可以远程操作的自主机器人多位点脑刺激系统。除了最大限度地减少操作员在提供治疗中的作用外，还有许多其他好处，例如提高临床结果的质量，更容易识别所涉及的大脑网络协调该项目的研究员 Dubravko Kičić 说，在特定的脑部疾病方面，以及总体上更好的知识创造。
尽管该项目中使用的机器人是一种商业设备，已经在阿尔托大学进行了几年的研究，但在过去的几个月里，软件和功能上才取得了重大突破。
该设备目前有五个产生磁脉冲的线圈，但该项目的目标是扩展到一个最多包含 50 个线圈的模块化系统。模块化系统可以以较小的版本商业化，这将涵盖临床和研究市场的更广泛的应用和需求。
“即使是目前的模型也适合医院使用。它已经过初步测试并且运行良好。它也可以用于特殊应用。例如，12 或 24 线圈可能适合治疗患有严重抑郁症的人，”Ilmoniemi 说.
控制机器人的导航软件名为 InVesalius，由阿尔托研究人员 Victor Hugo Souza、Ana Soto de la Cruz 和 Renan Matsuda 开发。这是与圣保罗大学的 Oswaldo Baffa 教授和巴西的信息技术中心 Renato Archer 长期合作的结果。刺激目标所需的部分电磁建模是使用高级大学讲师 Matti Stenroos 开发的算法和软件开发的。
“该软件识别患者头部的位置，并使用大脑解剖结构将刺激器引导至目标，就像 GPS 一样工作。5 线圈设备覆盖 30 毫米宽的区域，通过机器人，我们可以使用自动化覆盖更广泛的区域。与此同时，我们正专注于增加线圈的数量，这将使我们能够创造出以前不可能的治疗范例，”Souza 说。
“根据大脑的反应，治疗会重新调整。这可以实现超级准确的个性化，并且您可以监控每位患者的进展，”Kičić 说。
该项目涉及阿尔托的数十名研究人员，专门从事不同领域的工作。例如，Olli-Pekka Kahilakoski 和 Heikki Sinisalo 正在致力于设备软件和电子设备的整体开发，而 Ida Granö、Matilda Makkonen、Hanna Pankka、Tuomas Mutanen 和 Pantelis Lioumis 正在研究处理实时脑电图的方法( EEG)测量来决定何时何地刺激大脑——比目前更快。
“Aino Nieminen 的博士论文是第一个使用算法研究磁刺激的论文。第一次可以在不到一分钟的时间内找到大脑中的肌肉反应部位，而这在以前需要十分钟。节省时间很重要因为每小时的治疗费用非常高，”Ilmoniemi 说。
肌肉反应用于为每位患者找到合适的脉冲强度。这些算法对机器人设置的实施仍在进行中。