Η ηλεκτροεγκεφαλογραφία (EEG) είναι ένας τρόπος μέτρησης της ηλεκτρικής δραστηριότητας στον εγκέφαλο μέσω ηλεκτροδίων που τοποθετούνται στο τριχωτό της κεφαλής. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο ασθενών για νευρολογικές παθήσεις όπως επιληψία, όγκους ή τραυματισμό από εγκεφαλικό επεισόδιο ή άλλα τραύματα στο κεφάλι.

Επειδή τα κρανία των ανθρώπων ποικίλλουν σε μέγεθος και σχήμα, οι τεχνικοί πρέπει να αφιερώσουν πολύ χρόνο μετρώντας και μαρκάροντας το τριχωτό της κεφαλής για να “πάρουν” ακριβείς μετρήσεις. Ένα τζελ βοηθά τα ηλεκτρόδια να ανιχνεύουν τα σήματα του εγκεφάλου, αλλά σταματά να λειτουργεί καλά καθώς στεγνώνει. Τα καλώδια που συνδέονται με τα ηλεκτρόδια μπορεί επίσης να προκαλέσουν ενόχληση και μπορεί να εμποδίσουν τα ανεπαίσθητα ηλεκτρικά σήματα.

Η Nanshu Lu από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Austin και η ομάδα της θέλοντας να αποφύγουν τα παραπάνω ζητήματα εκτύπωσαν ένα προσωρινό τατουάζ στο τριχωτό της κεφαλής. Το μελάνι για το τατουάζ αποτελείται από δύο πολυμερή που ονομάζονται πολυ(3,4-αιθυλενοδιοξυθειοφαίνιο) (PEDOT) και σουλφονικό πολυστυρένιο (PSS). Πρόκειται για υλικά αγώγιμα και ανθεκτικά που δεν ερεθίζουν το δέρμα.

Ένα πρόγραμμα υπολογιστή δημιουργεί ένα εξατομικευμένο σχέδιο του τατουάζ με βάση μια τρισδιάστατη σάρωση του τριχωτού της κεφαλής και, στη συνέχεια, ένας εκτυπωτής που ελέγχεται από έναν ρομποτικό βραχίονα εφαρμόζει το μελάνι κατευθείαν στο τριχωτό της κεφαλής. Υπάρχουν δύο διαφορετικές συνθέσεις του μελανιού: μία για τα ηλεκτρόδια που λαμβάνουν σήματα του εγκεφάλου και μία για τις συνδέσεις που τρέχουν στο πίσω μέρος του λαιμού. Από εκεί, τα φυσικά καλώδια μεταφέρουν τα σήματα σε μια μικρή συσκευή που καταγράφει τα δεδομένα.

«Η τεχνολογία μας ενσωματώνει το πρώτο προσωρινό e-tattoo συμβατό με τα μαλλιά που επιτρέπει την υψηλής ποιότητας παρακολούθηση του εγκεφάλου», λέει η Lu.

Η νέα τεχνολογία, χρησιμοποιεί ένα ρομπότ που είναι ψηφιακά προγραμματισμένο να εκτοξεύει μελάνι από αγώγιμο υλικό σε συγκεκριμένες θέσεις στο τριχωτό της κεφαλής ενός ατόμου – εξοικονομώντας χρόνο και εργασία, λένε οι ερευνητές. Επί του παρόντος, αυτή η διαδικασία εκτύπωσης διαρκεί περίπου μία ώρα, καθώς η ομάδα πρέπει να διορθώσει χειροκίνητα τις κινήσεις του κεφαλιού ενός ατόμου, είπε ο Lu. Ωστόσο, εάν η μελλοντική προσαρμοστική εκτύπωση μπορεί να αυτοματοποιηθεί πλήρως, ολόκληρη η διαδικασία εκτύπωσης μπορεί να γίνει μέσα σε 20 λεπτά, πρόσθεσε.

Στη συνέχεια, το μελάνι στεγνώνει σε ένα λεπτό φιλμ, γνωστό ως ηλεκτρονικό τατουάζ, που έχει πάχος 30 μικρόμετρα – περίπου το μισό πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας. Όπως τα κανονικά ηλεκτρόδια EEG, αυτά τα ηλεκτρονικά τατουάζ μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση αλλαγών στην ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου.

Σε μια νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε τη Δευτέρα (2 Δεκεμβρίου) στο περιοδικό Cell Biomaterials , οι ερευνητές δοκίμασαν την τεχνολογία σε πέντε άτομα με κοντά μαλλιά για να τη συγκρίνουν με τη συμβατική τεχνολογία EEG. Διαπίστωσαν ότι τα ηλεκτρονικά τατουάζ ήταν εξίσου καλά στην ανίχνευση των εγκεφαλικών κυμάτων με τα συμβατικά ηλεκτρόδια EEG που ήταν τοποθετημένα δίπλα τους.

Επιπλέον, τα ηλεκτρονικά τατουάζ έμειναν στα κεφάλια των συμμετεχόντων και μπορούσαν να καταγράψουν τη δραστηριότητα του εγκεφάλου για τουλάχιστον μία ημέρα, ενώ τα ηλεκτρόδια EEG άρχισαν να πέφτουν μετά από έξι ώρες. Μόλις γίνουν οι μετρήσεις, τα ηλεκτρονικά τατουάζ μπορούν απλά να καθαριστούν χρησιμοποιώντας μαντηλάκια με οινόπνευμα ή να ξεπλυθούν με σαμπουάν, είπε ο Lu. Η κόλλα ηλεκτροδίων EEG, από την άλλη πλευρά, είναι πιο δύσκολο να βγει από τα μαλλιά.

Οι ερευνητές πρέπει τώρα να προσδιορίσουν εάν αυτά τα ηλεκτρονικά τατουάζ λειτουργούν σε ασθενείς με συγκεκριμένες νευρολογικές παθήσεις, καθώς και σε ασθενείς με διαφορετικά μήκη και τύπους μαλλιών ή δερματικές αλλεργίες. Σχεδιάζουν επίσης να εφεύρουν έναν εκτυπωτή που θα μπορεί να κάνει ένα μελάνι που δεν τρίβεται στο μαξιλάρι ενός ατόμου καθώς κοιμάται, είπε ο Lu. Αυτό θα μπορούσε θεωρητικά να επιτρέψει στους επιστήμονες να μετρήσουν την εγκεφαλική δραστηριότητα κατά τη διάρκεια της νύχτας, κάτι που μπορεί να είναι χρήσιμο για τη διάγνωση πραγμάτων όπως οι διαταραχές ύπνου.

Στο μέλλον, οι ερευνητές ελπίζουν επίσης να ενσωματώσουν ασύρματους πομπούς δεδομένων στα e-tattoos για να κάνουν το σύστημα πλήρως φορητό.

(photo: freepik)