Elektroencefalografia (EEG) to jedna z podstawowych metod monitorowania aktywności mózgu. Wykorzystuje się ją w diagnostyce zaburzeń neurologicznych, takich jak epilepsja czy zaburzenia snu. EEG znajduje także zastosowanie w interfejsach mózg-komputer, umożliwiając osobom sparaliżowanym sterowanie urządzeniami za pomocą myśli.
Czytaj też: Implant mózgu pozwolił sparaliżowanemu mężczyźnie znowu mówić – w dwóch różnych językach!
Jednak tradycyjne EEG wymaga noszenia specjalnego czepka z twardymi elektrodami pokrytymi żelem przewodzącym. Problem? Są one niewygodne, ograniczają mobilność, a żel szybko wysycha, co wpływa na jakość pomiarów. EEG zwykle wykonuje się w kontrolowanych warunkach klinicznych, a nagrania trwają krótko, co nie pozwala uchwycić długoterminowych zmian w aktywności mózgu.
Zamiast tradycyjnych czepków EEG naukowcy proponują tzw. e-tatuaże, czyli tymczasowe tatuaże naskórne wykonane z substancji przewodzącej. Dotychczasowe rozwiązania tego typu miały swoje wady, ponieważ działały wyłącznie na gładko ogolonych powierzchniach. Innowacyjna metoda, stworzona przez badaczy z University of Texas oraz UCLA, pozwala jednak ominąć tę przeszkodę.
Tatuaże zrewolucjonizują badanie EEG
Proces zaczyna się od wykonania trójwymiarowego skanu głowy pacjenta. Na podstawie uzyskanych danych algorytm komputerowy wyznacza optymalne miejsca, w których należy umieścić e-tatuaże. Następnie, przy użyciu robota z pięcioosiowym systemem mikroiniekcyjnym, na skórze pacjenta drukowane są tatuaże z przewodzącego atramentu. Kluczowe jest to, że atrament wystrzeliwany jest z dużą prędkością, co pozwala mu przenikać przez włosy i osadzać się bezpośrednio na skórze.
Czytaj też: Mamy coraz większe mózgi. Czy to dobrze?
Każdy tatuaż zawiera zarówno elektrodę, jak i przewodnik, który prowadzi sygnał do niewielkiego urządzenia rejestrującego EEG umieszczonego na karku pacjenta. Proces trwa zaledwie 10 minut, a dodatkowe 5 minut zajmuje kalibracja urządzenia.
Nowa technologia wyróżnia się przede wszystkim wygodą i mobilnością. E-tatuaże są elastyczne, cienkie i przepuszczają powietrze, dzięki czemu nie utrudniają codziennej aktywności. Co więcej, można je nosić przez dłuższy czas, co umożliwia zbieranie danych o aktywności mózgu w naturalnym środowisku użytkownika, co jest szczególnie istotne w diagnostyce różnych schorzeń neurologicznych. Naukowcy podkreślają również, że nowatorskie tatuaże gwarantują wysoką precyzję pomiarów EEG nawet przy przedłużonym noszeniu.
Mimo obiecujących wyników, technologia wymaga jeszcze dopracowania. Obecny system działa najlepiej na skórze pokrytej krótkimi włosami. Naukowcy pracują jednak nad robotem, który będzie mógł delikatnie odgarniać dłuższe włosy, aby umożliwić precyzyjne drukowanie. Innym wyzwaniem jest zwiększenie odporności atramentu na ścieranie. Obecnie tatuaże mogą się ścierać podczas codziennych czynności, takich jak mycie włosów czy noszenie nakrycia głowy.
Prof. Nanshu Lu z University of Texas, jeden z liderów projektu, podkreśla znaczenie tej technologii dla przyszłości EEG:
Świętym Graalem EEG jest stworzenie sensora, który pacjent może nosić przez długi czas poza kliniką, bez konieczności ciągłej konserwacji. To, co opracowaliśmy, otwiera drzwi do bardziej mobilnego monitorowania aktywności mózgu.
Choć technologia opisana w czasopiśmie Cell Biomaterials jest jeszcze w fazie eksperymentalnej, potencjał jest ogromny. Tatuaże EEG mogą stać się standardem w diagnostyce neurologicznej, interfejsach mózg-komputer oraz monitorowaniu stanu zdrowia w czasie rzeczywistym.
