Hersenlezende tijdelijke tatoeages zijn de toekomst van wearables

Buiten Soundcloud rappers en professionele worstelaars zoals wijlen Bam Bam BigelowHoofdtatoeages zijn niet iets dat de meesten van ons regelmatig tegenkomen. Als onderzoekers van de Oostenrijkse Technische Universiteit van Graz en een paar andere Europese onderzoekslaboratoria hun zin krijgen, zou dat allemaal kunnen veranderen. Hoofdtatoeages kunnen de norm worden: gedachtenlezende, elektrode-sportieve hoofdtatoeages. En net als de oude grap over de ober en de vlieg in de mannensoep, zullen we ze allemaal willen hebben.

Voordat we verder gaan: nee, de tatoeages zijn niet permanent. “We gebruiken tijdelijke tatoeages zoals die voor kinderen; in wezen hetzelfde dat je zou gebruiken om een ​​cartoon of een tekening voor creatieve doeleinden op je huid over te brengen, ‘ Francesco Greco, assistent-professor aan het Institute of Solid State Physics van de universiteit, vertelde Digital Trends. “We gebruiken het [standaard tattoo]-papier als substraat en printen er vervolgens circuits uit geleidend polymeer overheen, met behulp van een inkjetprinter.”

De ontvanger plakt een of meer van deze zelfklevende tatoeage-elektroden op de hoofdhuid. De tatoeages kunnen vervolgens worden gebruikt om hoogwaardige elektro-encefalografische (EEG) hersensignalen vers van de hoofdhuid op te nemen. In tegenstelling tot gelelektroden is er geen vloeistofinterface nodig en kunnen de tatoeages niet uitdrogen. Zelfs haren die door hun ultradunne membraan groeien, weerhouden hen er niet van hun werk effectief uit te voeren.

Hoewel de tatoeage-elektroden niet bepaald onzichtbaar zijn (iedereen die kaal is geschoren en een kleine printplaat op zijn hoofd heeft geplakt, heeft (een grappige gewoonte om op te vallen), interfereren ze niet met de drager zoals een conventionele EEG-elektrode-headset dat zou kunnen doen. Het feit dat ze kunnen worden toegepast en vervolgens kunnen worden vergeten, is een van hun meest opwindende aspecten; waardoor ze perfect geschikt zijn voor metingen op langere termijn. Ze blijven zitten totdat ze met water en zeep worden geschrobd om ze te verwijderen.

De meest hightech tattoostudio ter wereld

Het laboratorium van Greco, het Laboratory of Applied Materials for Printed and Soft electronics (LAMPSe), ontwikkelde in 2015 de eerste tatoeage-elektroden. Het eerste gebruiksscenario van deze zelfklevende transfers was het meten van de hartslag en spieractiviteit. Een half decennium later hebben Greco en anderen de technologie geoptimaliseerd, zodat deze net zo effectief kan worden gebruikt om hersengolven te meten. Het werk werd samen met onderzoekers in Frankrijk uitgevoerd, aan de Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, en in Italië door Laura Ferrari van het BioRobotics Institute in Scuola Superiore Sant'Anna.

“EEG, of elektro-encefalografie, was altijd de meest uitdagende stap,” Esma Ismailova, groepsleider bio-elektronisch textiel op de afdeling bio-elektronica van de Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, aan Digital Trends. “We hebben nu de ultieme stap bereikt waarbij we hersengolven kunnen verzamelen met een lage amplitude en een hoge frequentie. Het is heel [moeilijk] om dit soort activiteiten te vangen.”

Er zijn meerdere redenen waarom het verzamelen van hersengegevens nuttig zou kunnen zijn. Eén is voor monitoring. De elektrocardiogram (ECG)-lezer in de Apple Watch heeft al op overtuigende wijze aangetoond waarom wearables die voortdurend onze vitale functies monitoren, nuttig kunnen zijn. In het geval van de Apple Watch kunnen aandoeningen zoals atriale fibrillatie, een onregelmatig hartritme dat beroertes kan veroorzaken, voorkomen. opgemerkt door het voortdurend monitoren van de hartslag van de drager. Als er iets misgaat, kan de smartwatch de gebruiker waarschuwen, zodat deze medische hulp kan zoeken.

Op dit moment bestaat er niet zoiets als reguliere hersengolfmonitoring. Neurologische aandoeningen zoals epilepsie kunnen worden gediagnosticeerd met behulp van EEG-technologie, maar het is onwaarschijnlijk dat patiënten daarna regelmatig (of zelfs onregelmatig) hersengolfmonitoring zullen ondergaan. “In het geval van epilepsie kun je een crisis niet echt voorspellen; je moet de patiënt kunnen monitoren”, legde Ismailova uit. “Dit soort elektrode zou dat wel kunnen zijn gebruikt om de patiënt thuis te monitoren om artsen te helpen de oorsprong [van de ziekte] te begrijpen en hoe deze zich verspreidt. Ze kunnen het in de loop van de tijd evalueren.”

Een stap in de richting van brein-computerinterfaces

Er zijn ook andere praktische gebruiksscenario's. Greco denkt dat deze niet-invasieve technologie voor het monitoren van hersengolven een cruciale stap zou kunnen zijn in de toekomst bouwen van brein-computerinterfaces.

“Een van de prachtige dingen die mogelijk zouden kunnen zijn, en die we nu proberen te bestuderen, is het vastleggen van informatie uit de hersenen [voor gebruik in verschillende toepassingen],” zei hij. “Je zou deze informatie bijvoorbeeld kunnen vastleggen, rechtstreeks via een hersencomputerinterface kunnen sturen en deze kunnen gebruiken om de spieren van een verlamde patiënt te stimuleren. Bij een verlamde patiënt functioneren de hersenen perfect, de spieren functioneren perfect, maar de neurale communicatie tussen deze twee punten gaat verloren. We zouden kunnen proberen de verbinding te herstellen door middel van een brein-computerinterface.”

Dan zijn er nog alle andere mogelijke toepassingen van een brein-computerinterface, zoals het monitoren van stemmingen of verlangens en het opvragen van de juiste informatie op het juiste moment. Het zou zelfs mogelijk kunnen zijn om een ​​tatoeage-elektrode voor hersenmonitoring te combineren met tijdelijke tatoeages die de spieractiviteit in andere delen van het lichaam monitoren als een extra gegevensbron.

Gelooft Greco dat wakker worden en op een goedkope draagbare tatoeagesensor slaan binnen ons leven net zo gewoon kan zijn als het omdoen van ons horloge of het uitglijden van onze smartphone in onze zak? “Ja, dat denk ik wel, want er zijn veel praktische toepassingen in het dagelijks leven [waar dit nuttig zou kunnen zijn]”, zei hij.

Op dit moment is dit werk nog steeds een proof-of-concept-demonstratie en geen iets dat klaar is om gecommercialiseerd te worden. De verwerking van informatie moet nog steeds worden uitgevoerd door de elektroden op een extern apparaat aan te sluiten. Greco wijst er echter op dat andere onderzoeksgroepen druk bezig zijn met wearables waarmee deze informatie op het lichaam kan worden verwerkt. Mogelijk kan het ook draadloos naar een smartphone of smartwatch worden verzonden.

Dit alles blijft voorlopig speculatie. Maar, zoals zoveel met moderne wearables, bestaan ​​deze gebruiksscenario's alleen in het domein van de sciencefiction totdat ze dat plotseling niet meer doen.

Er was een artikel waarin het onderzoek werd beschreven onlangs gepubliceerd in het tijdschrift npj Flexible Electronics.

Aanbevelingen van de redactie

• Hersenlezende hoofdtelefoons zijn er om u telekinetische controle te geven
• Facebook neemt een startup over die een gedachtenlezend polsbandje heeft gebouwd
• Met de ‘brain-computer interface’ van Facebook kun je met je verstand typen
• Angstaanjagend realistische ‘diepe videoportretten’ zouden nepnieuws naar een hoger niveau kunnen tillen
• Door de hersenen bestuurde derde arm kunt u uw multitasking naar een hoger niveau tillen

Upgrade uw levensstijlMet Digital Trends kunnen lezers de snelle technische wereld in de gaten houden met het laatste nieuws, leuke productrecensies, inzichtelijke redactionele artikelen en unieke sneak peeks.