Začasne tetovaže za branje možganov so prihodnost nosljivih naprav

Zunaj Soundcloud raperji in profesionalni rokoborci, kot so pozni Bam Bam Bigelow, tetovaže na glavi niso nekaj, s čimer se večina od nas srečuje redno. Če bodo raziskovalci na avstrijski Univerzi za tehnologijo v Gradcu in nekaj drugih evropskih raziskovalnih laboratorijev dosegli svoje, bi se lahko vse to spremenilo. Tetovaže na glavi lahko postanejo norma – tetovaže na glavi, ki berejo misli in se ponašajo z elektrodami. In kot v stari šali o natakarju in muhi v moški juhi, si jih bomo vsi želeli.

Preden nadaljujemo, ne, tetovaže niso trajne. »Uporabljamo začasne tetovaže, kot so tiste za otroke; v bistvu enak, kot bi ga uporabili za prenos risanke ali risbe za ustvarjalne namene na svojo kožo,« Francesco Greco, docent na univerzitetnem inštitutu za fiziko trdne snovi, je povedal za Digital Trends. "Kot substrat uporabljamo [standardni tattoo] papir in nato z brizgalnim tiskalnikom nanj natisnemo vezja iz prevodnega polimera."

Prejemnik prilepi eno ali več teh lepilnih elektrod za tetoviranje na svoje lasišče. Tetovaže se nato lahko uporabijo za snemanje visokokakovostnih možganskih signalov z elektroencefalografijo (EEG), ki so sveže z lasišča. V nasprotju z gel elektrodami ni potrebe po tekočem vmesniku in tetovaže se ne morejo izsušiti. Tudi dlake, ki rastejo skozi njihovo ultratanko membrano, jih ne ustavijo pri učinkovitem opravljanju njihovega dela.

Medtem ko elektrode za tetoviranje niso ravno nevidne (kdor se je obril na plešo in ima na glavi prilepljeno tiskano vezje, ima smešna navada, da so vpadljivi), ne motijo ​​uporabnika tako, kot bi to lahko storile običajne slušalke z elektrodo EEG. Dejstvo, da bi jih lahko uporabili in nanje pozabili, je eden njihovih najbolj vznemirljivih vidikov; zaradi česar so popolnoma primerni za dolgoročne meritve. Ostajajo, dokler jih ne očistite z milom in vodo, da jih odstranite.

Najbolj visokotehnološki tattoo studio na svetu

Grecov laboratorij, Laboratorij uporabnih materialov za tiskano in mehko elektroniko (LAMPSe), je leta 2015 razvil prve elektrode za tetoviranje. Prvi primer uporabe teh lepilnih transferjev je bilo merjenje srčnega utripa in mišične aktivnosti. Pol desetletja kasneje so Greco in drugi optimizirali tehnologijo, tako da jo je mogoče uporabiti za enako učinkovito merjenje možganskih valov. Delo je potekalo skupaj z raziskovalci v obeh Francijah, na Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, v Italiji pa Laura Ferrari na BioRobotics Institute na Scuola Superiore Sant'Anna.

"EEG ali elektroencefalografija je bil vedno najzahtevnejši korak," Esma Ismailova, vodja skupine za bioelektronski tekstil na oddelku za bioelektroniko na Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, je povedal za Digital Trends. »Zdaj smo dosegli končni korak, ko lahko [zberemo] možganske valove z nizko amplitudo in visoko frekvenco. Zelo [težko] je ujeti tovrstno dejavnost.«

Obstaja več razlogov, zakaj bi lahko bilo zbiranje podatkov o možganih koristno. Ena je za spremljanje. Čitalnik elektrokardiograma (EKG), ki ga najdemo v uri Apple Watch, je že prepričljivo pokazal, zakaj so nosljive naprave, ki nenehno spremljajo naše vitalne znake, lahko koristne. V primeru ure Apple Watch so lahko stanja, kot je atrijska fibrilacija, nereden srčni ritem, ki lahko povzroči možgansko kap. opazili z nenehnim spremljanjem srčnega utripa uporabnikov. Če gre kaj narobe, lahko pametna ura opozori uporabnika, da lahko poišče zdravniško pomoč.

Trenutno ne obstaja redno spremljanje možganskih valov. Nevrološka stanja, kot je epilepsija, se lahko diagnosticirajo s tehnologijo EEG, vendar je malo verjetno, da bodo bolniki pozneje imeli redno (ali celo neredno) spremljanje možganskih valov. »Pri epilepsiji ne moreš zares predvideti krize; moraš biti sposoben spremljati bolnika,« je pojasnila Ismailova. »Ta vrsta elektrode bi lahko bila uporablja se za spremljanje bolnika doma pomagati kliničnim zdravnikom razumeti izvor [bolezni] in kako se širi. Sčasoma ga lahko ocenijo.«

Korak k vmesnikom možgani-računalnik

Obstajajo tudi drugi praktični primeri uporabe. Greco meni, da bi se lahko ta neinvazivna tehnologija za spremljanje možganskih valov izkazala kot ključni korak v izgradnja vmesnikov možgani-računalnik.

"Ena od čudovitih stvari, ki bi lahko bile možne in ki jih zdaj poskušamo preučiti, je zajemanje informacij iz možganov [za uporabo v različnih aplikacijah]," je dejal. "Na primer, lahko zajamete te informacije, jih pošljete neposredno prek vmesnika možgani-računalnik in jih uporabite za stimulacijo mišic paraliziranega bolnika. Pri paraliziranem bolniku možgani delujejo brezhibno, mišice delujejo brezhibno, vendar je nevronska komunikacija med tema dvema točkama izgubljena. Prekinitev povezave bi lahko poskusili obnoviti prek vmesnika možgani-računalnik.«

Potem so tu še vse druge možne aplikacije vmesnika možgani-računalnik - kot je spremljanje razpoloženja ali želja in pridobivanje pravih informacij ob pravem času. Morda bi bilo celo možno združiti tatoo elektrodo za spremljanje možganov z začasnimi tetovažami, ki spremljajo mišično aktivnost v drugih delih telesa kot dodaten vir podatkov.

Ali Greco verjame, da bi lahko bilo v našem življenju zbuditi in udariti po poceni nosljivem senzorju za tetoviranje tako običajno, kot če bi si nataknili uro ali zdrsnili pametni telefon v naš žep? "Da, mislim, da je tako, ker obstaja veliko praktičnih aplikacij v vsakdanjem življenju [kjer bi to lahko bilo koristno]," je dejal.

Trenutno je to delo še vedno demonstracija dokaza koncepta in ne karkoli, kar je pripravljeno za komercializacijo. Še vedno je treba obdelavo informacij izvesti s povezovanjem elektrod z zunanjo napravo. Vendar Greco poudarja, da druge raziskovalne skupine delajo na nosljivih napravah, ki bi lahko omogočile obdelavo teh informacij na telesu. Potencialno bi ga bilo mogoče brezžično prenesti na pametni telefon ali pametno uro.

Vse to za zdaj ostaja ugibanje. Toda, tako kot pri sodobnih nosljivih napravah, ti primeri uporabe obstajajo v kraljestvu znanstvene fantastike le dokler nenadoma ne več.

Dokument, ki opisuje raziskavo, je bil nedavno objavljeno v reviji npj Flexible Electronics.

Priporočila urednikov

• Slušalke za branje možganov so tukaj, da vam zagotovijo telekinetični nadzor
• Facebook pridobi startup, ki je zgradil zapestnico za branje misli
• Facebookov "vmesnik možgani-računalnik" vam lahko omogoči tipkanje z mislijo
• Strašljivo realistični "globoki videoportreti" bi lahko lažne novice dvignili na višjo raven
• Tretja roka, ki jo upravljajo možgani, vam omogoča, da svojo večopravilnost dvignete na višjo raven

Nadgradite svoj življenjski slogDigitalni trendi bralcem pomagajo slediti hitremu svetu tehnologije z vsemi najnovejšimi novicami, zabavnimi ocenami izdelkov, pronicljivimi uvodniki in enkratnimi vpogledi v vsebine.