Temporäre Tattoos, die das Gehirn lesen, sind die Zukunft von Wearables

Außerhalb von Soundcloud gibt es Rapper und professionelle Wrestler wie den verstorbenen Bam Bam Bigelow, Kopftattoos begegnen den meisten von uns nicht regelmäßig. Wenn es den Forschern der österreichischen Technischen Universität Graz und einigen anderen europäischen Forschungslabors gelingt, könnte sich das bald ändern. Kopftätowierungen können zur Norm werden – gedankenlesende, mit Elektroden versehene Kopftätowierungen. Und wie der alte Witz über den Kellner und die Fliege in der Männersuppe werden wir sie alle wollen.

Bevor wir weitermachen: Nein, die Tätowierungen sind nicht dauerhaft. „Wir verwenden temporäre Tattoos wie die für Kinder; im Wesentlichen das Gleiche, das Sie verwenden würden, um einen Cartoon oder eine Zeichnung zu kreativen Zwecken auf Ihre Haut zu übertragen.“ Francesco Greco, Assistenzprofessor am Institut für Festkörperphysik der Universität, sagte gegenüber Digital Trends. „Wir verwenden das [Standard-Tattoo-]Papier als Substrat und drucken dann mit einem Tintenstrahldrucker Schaltkreise aus leitfähigem Polymer darauf.“

Der Empfänger klebt eine oder mehrere dieser Klebe-Tattoo-Elektroden auf seine Kopfhaut. Die Tätowierungen können dann verwendet werden, um hochwertige Elektroenzephalographie (EEG)-Gehirnsignale frisch von der Kopfhaut aufzuzeichnen. Im Gegensatz zu Gel-Elektroden ist keine Flüssigkeitsschnittstelle erforderlich und die Tattoos können nicht austrocknen. Selbst Haare, die durch ihre ultradünne Membran wachsen, hindern sie nicht daran, ihre Aufgabe effektiv zu erfüllen.

Während die Tätowierungselektroden nicht gerade unsichtbar sind (jeder, der sich kahl rasiert hat und eine kleine Leiterplatte auf den Kopf geklebt hat). (eine komische Angewohnheit, aufzufallen), stören sie den Träger nicht so, wie es bei einem herkömmlichen EEG-Elektroden-Headset der Fall sein könnte. Die Tatsache, dass sie angewendet und dann vergessen werden konnten, ist einer ihrer aufregendsten Aspekte; Damit eignen sie sich hervorragend für längerfristige Messungen. Sie bleiben an, bis sie mit Seife und Wasser abgewischt werden, um sie zu entfernen.

Das modernste Tattoo-Studio der Welt

Grecos Labor, das Laboratory of Applied Materials for Printed and Soft electronics (LAMPSe), entwickelte 2015 die ersten Tattoo-Elektroden. Der erste Anwendungsfall dieser Klebetransfers war die Messung von Herzfrequenz und Muskelaktivität. Ein halbes Jahrzehnt später haben Greco und andere die Technologie so optimiert, dass sie jetzt noch effektiver zur Messung von Gehirnwellen eingesetzt werden kann. Die Arbeit wurde zusammen mit Forschern in beiden Frankreich an der Ecole Nationale Supérieure des Mines durchgeführt de Saint-Étienne und in Italien von Laura Ferrari am BioRobotics Institute der Scuola Superiore Sant’Anna.

„EEG oder Elektroenzephalographie war immer der schwierigste Schritt“ Esma Ismailova, Gruppenleiter für bioelektronische Textilien in der Abteilung für Bioelektronik an der Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, sagte gegenüber Digital Trends. „Wir haben jetzt den ultimativen Schritt erreicht, bei dem wir Gehirnwellen mit niedriger Amplitude und hoher Frequenz [sammeln] können. Es ist sehr [schwierig], diese Art von Aktivität zu beobachten.“

Es gibt mehrere Gründe, warum die Erfassung von Gehirndaten nützlich sein könnte. Einer dient der Überwachung. Das Elektrokardiogramm (EKG)-Lesegerät der Apple Watch hat bereits überzeugend gezeigt, warum Wearables, die unsere Vitalfunktionen ständig überwachen, nützlich sein können. Bei der Apple Watch kann es zu Erkrankungen wie Vorhofflimmern kommen, einem unregelmäßigen Herzrhythmus, der Schlaganfälle verursachen kann entdeckt durch kontinuierliche Überwachung des Herzschlags des Trägers. Wenn etwas schief geht, kann die Smartwatch den Benutzer warnen, sodass er medizinische Hilfe aufsuchen kann.

Eine regelmäßige Überwachung der Gehirnwellen gibt es derzeit nicht. Neurologische Erkrankungen wie Epilepsie können mithilfe der EEG-Technologie diagnostiziert werden, es ist jedoch unwahrscheinlich, dass Patienten danach eine regelmäßige (oder sogar unregelmäßige) Überwachung der Gehirnwellen erhalten. „Bei Epilepsie kann man eine Krise nicht wirklich vorhersagen; Sie müssen in der Lage sein, den Patienten zu überwachen“, erklärte Ismailova. „Diese Art von Elektrode könnte sein Wird zur Überwachung des Patienten zu Hause verwendet um Ärzten zu helfen, die Ursprünge [der Krankheit] und ihre Ausbreitung zu verstehen. Sie können es im Laufe der Zeit bewerten.“

Ein Schritt in Richtung Gehirn-Computer-Schnittstellen

Es gibt auch andere praktische Anwendungsfälle. Greco glaubt, dass sich diese nichtinvasive Technologie zur Gehirnwellenüberwachung als entscheidender Schritt in der Zukunft erweisen könnte Aufbau von Gehirn-Computer-Schnittstellen.

„Eines der wunderbaren Dinge, die möglich sein könnten und die wir jetzt zu untersuchen versuchen, ist die Erfassung von Informationen aus dem Gehirn [zur Verwendung in verschiedenen Anwendungen]“, sagte er. „Man könnte diese Informationen beispielsweise erfassen, sie direkt über eine Gehirn-Computer-Schnittstelle senden und sie zur Stimulation der Muskeln eines gelähmten Patienten verwenden. Bei einem gelähmten Patienten funktionieren das Gehirn und die Muskeln einwandfrei, aber die neuronale Kommunikation zwischen diesen beiden Punkten geht verloren. Wir könnten versuchen, die Trennung mithilfe einer Gehirn-Computer-Schnittstelle wiederherzustellen.“

Dann gibt es noch all die anderen möglichen Anwendungen einer Gehirn-Computer-Schnittstelle – etwa die Überwachung von Stimmungen oder Wünschen und das Abrufen der richtigen Informationen zur richtigen Zeit. Es könnte sogar möglich sein, eine Tätowierungselektrode zur Gehirnüberwachung mit temporären Tätowierungen zu kombinieren, die die Muskelaktivität in anderen Körperteilen als zusätzliche Datenquelle überwachen.

Glaubt Greco, dass das Aufwachen und Anlegen eines kostengünstigen tragbaren Tattoo-Sensors noch zu unseren Lebzeiten so alltäglich sein könnte, wie das Anlegen oder Ausziehen unserer Uhr? Smartphone in unsere Tasche? „Ja, ich denke schon, denn es gibt viele praktische Anwendungen im täglichen Leben [wo dies nützlich sein könnte]“, sagte er.

Derzeit handelt es sich bei dieser Arbeit noch um eine Proof-of-Concept-Demonstration und nicht um etwas, das zur Kommerzialisierung bereit ist. Die Verarbeitung der Informationen muss weiterhin durch die Verkabelung der Elektroden mit einem externen Gerät erfolgen. Greco weist jedoch darauf hin, dass andere Forschungsgruppen derzeit an Wearables arbeiten, die eine Verarbeitung dieser Informationen am Körper ermöglichen könnten. Möglicherweise könnte die Übertragung auch drahtlos an ein Smartphone oder eine Smartwatch erfolgen.

All dies bleibt vorerst Spekulation. Aber wie so vieles bei modernen Wearables existieren diese Anwendungsfälle nur im Bereich der Science-Fiction, bis sie plötzlich nicht mehr existieren.

Ein Papier, das die Forschung beschreibt, war kürzlich in der Zeitschrift npj Flexible Electronics veröffentlicht.

Empfehlungen der Redaktion

• Mit gehirnlesenden Kopfhörern erhalten Sie telekinetische Kontrolle
• Facebook erwirbt ein Startup, das ein Gedankenlesearmband entwickelt hat
• Mit der „Gehirn-Computer-Schnittstelle“ von Facebook können Sie mit Ihren Gedanken tippen
• Beängstigend realistische „Deep-Video-Porträts“ könnten Fake News auf die nächste Stufe heben
• Mit dem gehirngesteuerten dritten Arm können Sie Ihr Multitasking auf die nächste Stufe heben

Werten Sie Ihren Lebensstil aufDigital Trends hilft Lesern mit den neuesten Nachrichten, unterhaltsamen Produktrezensionen, aufschlussreichen Leitartikeln und einzigartigen Einblicken, den Überblick über die schnelllebige Welt der Technik zu behalten.