Тимчасові татуювання, що зчитують мізки, — це майбутнє носимих пристроїв

За межами Soundcloud реперів і професійних борців, таких як останні Бам Бам Бігелоу, татуювання на голові – це не те, з чим більшість із нас стикається регулярно. Якщо дослідники з австрійського Технологічного університету Граца та кількох інших європейських дослідницьких лабораторій досягнуть свого, це може змінитися. Татуювання на голові можуть стати нормою — татуювання на голові, що читають думки, електродні спортивні татуювання. І, як у старому жарті про офіціанта та муху в чоловічому супі, ми всі їх захочемо.

Перш ніж ми підемо далі, ні, татуювання не є постійними. «Ми використовуємо тимчасові татуювання, як у дітей; по суті те саме, що ви використовували б, щоб перенести мультфільм чи малюнок для творчих цілей на свою шкіру», Франческо Греко, доцент Інституту фізики твердого тіла університету, розповів Digital Trends. «Ми використовуємо [стандартний папір для татуювань] як підкладку, а потім друкуємо поверх неї схеми з електропровідного полімеру за допомогою струминного принтера».

Одержувач приклеює один або кілька таких клейових електродів для татуювання на шкіру голови. Потім татуювання можна використовувати для запису високоякісних електроенцефалографічних (ЕЕГ) сигналів мозку, щойно зі шкіри голови. На відміну від гелевих електродів, немає потреби в рідкому інтерфейсі, і татуювання не можуть висохнути. Навіть волоски, що проростають через їх надтонку мембрану, не заважають їм ефективно виконувати свою роботу.

Хоча електроди для татуювань не зовсім непомітні (будь-хто, хто поголився налисо і має маленьку плату, приклеєну до голови, має кумедна звичка бути помітною), вони не заважають користувачеві так, як це може зробити звичайна гарнітура електрода ЕЕГ. Той факт, що їх можна застосувати, а потім про них забути, є одним із їхніх найцікавіших аспектів; що робить їх ідеальними для довготривалих вимірювань. Вони залишаються, доки їх не вимиють водою з милом.

Найбільш високотехнологічна студія татуювань у світі

Лабораторія Greco, Laboratory of Applied Materials for Printed and Soft electronics (LAMPSe), розробила перші електроди для татуювань у 2015 році. Першим випадком використання цих адгезивних трансферів було вимірювання частоти серцевих скорочень і м’язової активності. Півдесятиліття потому Греко та інші оптимізували технологію, щоб її можна було використовувати для вимірювання мозкових хвиль так само ефективно. Робота проводилася спільно з дослідниками у Франції, у Національній вищій школі шахт де Сент-Етьєн, а в Італії Лаурою Феррарі в Інституті біоробототехніки в Scuola Superiore Sant’Anna.

«ЕЕГ, або електроенцефалографія, завжди була найскладнішим етапом», Есма Ісмаїлова, керівник групи біоелектронного текстилю у відділі біоелектроніки в Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, розповів Digital Trends. «Тепер ми досягли кінцевого кроку, де ми можемо [збирати] мозкові хвилі з низькою амплітудою та високою частотою. Дуже [важко] вловити таку діяльність».

Є кілька причин, чому збір даних про мозок може бути корисним. Один для моніторингу. Зчитувач електрокардіограми (ЕКГ), який міститься в Apple Watch, уже переконливо продемонстрував, чому можуть бути корисними переносні пристрої, які постійно відстежують наші життєво важливі функції. У випадку Apple Watch такі стани, як фібриляція передсердь, нерегулярний серцевий ритм, який може спричинити інсульт, можуть бути виявляється шляхом постійного моніторингу серцебиття користувачів. Якщо щось піде не так, розумний годинник може попередити користувача, щоб він міг звернутися за медичною допомогою.

В даний час не існує такого поняття, як регулярний моніторинг мозкових хвиль. Неврологічні стани, такі як епілепсія, можна діагностувати за допомогою технології ЕЕГ, але навряд чи пацієнти будуть мати регулярний (або навіть нерегулярний) моніторинг мозкових хвиль після цього. «У випадку епілепсії ви не можете передбачити кризу; потрібно вміти стежити за пацієнтом», – пояснила Ісмаїлова. «Цей тип електрода може бути використовується для спостереження за пацієнтом вдома щоб допомогти клініцистам зрозуміти походження [хвороби] і як вона поширюється. Вони можуть оцінити це з часом».

Крок до інтерфейсу мозок-комп’ютер

Є й інші випадки практичного використання. Греко вважає, що ця неінвазивна технологія моніторингу мозкових хвиль може стати вирішальним кроком у побудова інтерфейсів мозок-комп'ютер.

«Одна з чудових речей, які можуть бути можливими і які ми зараз намагаємося вивчити, — це отримувати інформацію з мозку [для використання в різних програмах]», — сказав він. «Наприклад, ви можете отримати цю інформацію, надіслати її безпосередньо через інтерфейс мозок-комп’ютер і використовувати для стимуляції м’язів паралізованого пацієнта. У паралізованого пацієнта мозок функціонує ідеально, м’язи функціонують ідеально, але нейронний зв’язок між цими двома точками втрачений. Ми могли б спробувати відновити відключення за допомогою інтерфейсу мозок-комп’ютер».

Крім того, є всі інші потенційні застосування інтерфейсу «мозок-комп’ютер» — такі як моніторинг настрою чи бажань і отримання потрібної інформації в потрібний час. Можна навіть поєднати електрод для татуювань, що контролює мозок, із тимчасовими татуюваннями, що відстежують активність м’язів в інших частинах тіла, як додаткове джерело даних.

Чи вірить Греко в те, що протягом нашого життя прокинутися та натиснути на недорогий переносний сенсор для татуювань може бути таким же звичайним явищем, як надіти годинник або підкинути смартфон в нашу кишеню? «Так, я думаю, що так, оскільки в повсякденному житті є багато практичних застосувань [де це може бути корисним]», — сказав він.

Наразі ця робота все ще є демонстрацією підтвердження концепції, а не чимось готовим для комерціалізації. Обробку інформації ще потрібно провести шляхом підключення електродів до зовнішнього пристрою. Однак Греко зазначає, що інші дослідницькі групи зайняті роботою над носимими пристроями, які могли б уможливити обробку цієї інформації на тілі. Потенційно його також можна передати по бездротовому зв’язку на смартфон або розумний годинник.

Все це поки залишається припущеннями. Але, як і багато іншого щодо сучасних переносних пристроїв, ці варіанти використання існують у сфері наукової фантастики лише до тих пір, поки вони раптом не зникають.

Стаття з описом дослідження була нещодавно опублікований у журналі npj Flexible Electronics.

Рекомендації редакції

• Навушники для читання мізків створені, щоб дати вам телекінетичний контроль
• Facebook купує стартап, який створив браслет для читання думок
• «Інтерфейс мозок-комп’ютер» Facebook може дозволити вам вводити текст розумом
• Страшно реалістичні «глибокі відеопортрети» можуть вивести фейкові новини на новий рівень
• Третя рука, керована мозком, дозволяє вивести багатозадачність на новий рівень

Оновіть свій спосіб життяDigital Trends допомагає читачам стежити за динамічним світом технологій завдяки всім останнім новинам, цікавим оглядам продуктів, проникливим редакційним статтям і унікальним у своєму роді коротким оглядам.