Un tatoo sul cuoio capelluto misurerà le onde cerebrali

AGI - Sviluppato un inchiostro liquido che si applica sul cuoio capelluto di un paziente per misurare l'attività cerebrale. La tecnologia, descritta sulla rivista Cell Press Cell Biomaterials, progettata da una squadra internazionale di ricercatori, guidata da Nanshu Lu, dell'Università del Texas, ad Austin, promette di offrire un'alternativa al macchinoso processo attualmente utilizzato per monitorare le onde cerebrali e diagnosticare condizioni neurologiche, oltre che migliorare le applicazioni non invasive dell'interfaccia cervello-computer.

"Le nostre innovazioni nella progettazione dei sensori, nell'inchiostro biocompatibile e nella stampa ad alta velocità aprono la strada alla futura produzione sul corpo di sensori elettronici per tatuaggi, con ampie applicazioni sia all'interno che all'esterno degli ambienti clinici", ha dichiarato Lu. L'elettroencefalografia, EEG, è uno strumento importante per la diagnosi di una varietà di condizioni neurologiche, tra cui convulsioni, tumori cerebrali, epilessia e lesioni cerebrali.

Durante un test EEG tradizionale, i tecnici misurano il cuoio capelluto del paziente con righelli e matite, segnando più di una dozzina di punti in cui incolleranno gli elettrodi, che sono collegati a una macchina di raccolta dati tramite lunghi fili per monitorare l'attività cerebrale del paziente. Questa configurazione richiede molto tempo ed è macchinosa e può essere scomoda per molti pazienti, che devono sottoporsi al test EEG per ore.

Lu e il suo gruppo di ricerca sono stati pionieri nello sviluppo di piccoli sensori che tracciano i segnali corporei dalla superficie della pelle umana, una tecnologia nota come tatuaggi elettronici o e-tatuaggi. Gli scienziati hanno applicato gli e-tatuaggi al torace per misurare l'attività cardiaca, sui muscoli per misurare quanto sono affaticati e persino sotto l'ascella per misurare i componenti del sudore. In passato, i tatuaggi elettronici venivano solitamente stampati su un sottile strato di materiale adesivo prima di essere trasferiti sulla pelle, ma questo metodo era efficace solo sulle aree glabre.

"Progettare materiali compatibili con la pelle dove vi sono i bulbi piliferi è stata una sfida persistente nella tecnologia dei tatuaggi elettronici", ha sottolineato Lu. Per superare questo problema, la squadra di ricerca ha progettato un tipo di inchiostro liquido fatto di polimeri conduttivi. L'inchiostro può scorrere attraverso i capelli per raggiungere il cuoio capelluto e, una volta asciutto, funziona come un sensore a pellicola sottile, rilevando l'attività cerebrale attraverso il cuoio capelluto. Utilizzando un algoritmo informatico, i ricercatori possono rilevare i punti piu' adatti per posizionare gli elettrodi EEG sul cuoio capelluto del paziente. Quindi, attraverso una stampante a getto d'inchiostro a controllo digitale viene applicato un sottile strato di inchiostro per tatuaggi elettronici sui punti individuati".

Il processo è rapido, non richiede contatto e non causa alcun disagio ai pazienti", hanno affermato i ricercatori. La squadra di scienziati ha stampato elettrodi per tatuaggi elettronici sui cuoi capelluti di cinque partecipanti con capelli corti. Gli scienziati hanno anche attaccato elettrodi EEG convenzionali accanto agli e-tatuaggi. Il gruppo di ricerca ha scoperto che gli e-tatuaggi funzionavano in modo comparabile nel rilevare le onde cerebrali con rumore minimo. Dopo sei ore, il gel sugli elettrodi convenzionali ha iniziato a seccarsi. Oltre un terzo di questi elettrodi non è riuscito a captare alcun segnale, sebbene la maggior parte degli elettrodi rimanenti avesse ridotto il contatto con la pelle, con un conseguente rilevamento del segnale che è risultato essere meno accurato.

Gli elettrodi e-tattoo, d'altro canto, hanno mostrato una connettività stabile per almeno 24 ore. Inoltre, i ricercatori hanno modificato la formula dell'inchiostro e stampato linee di e-tatuaggio che scendono fino alla base della testa dagli elettrodi, per sostituire i fili utilizzati in un test EEG standard. "Questa modifica ha permesso ai fili stampati di condurre segnali senza raccogliere nuovi segnali lungo il percorso", ha aggiunto Ximin He, dell'Università della California, Los Angeles, e autore corrispondente dello studio. La squadra di ricercatori ha poi collegato fili fisici molto più corti tra i tatuaggi a un piccolo dispositivo che raccoglie dati sulle onde cerebrali.

In futuro, gli scienziati hanno in programma di incorporare trasmettitori di dati wireless nei tatuaggi elettronici per ottenere un processo EEG completamente wireless. "Il nostro studio puo' potenzialmente rivoluzionare il modo in cui vengono progettati i dispositivi di interfaccia cervello-computer non invasivi", ha affermato Josè Millàn, dell'Università del Texas ad Austin e autore corrispondente dello studio. "I dispositivi di interfaccia cervello-computer funzionano registrando le attività cerebrali associate a una funzione, come la parola o il movimento, e le utilizzano per controllare un dispositivo esterno senza dover muovere un muscolo", ha spiegato Millàn.

"Attualmente, questi dispositivi spesso richiedono l'impiego di un grande auricolare che è scomodo da usare", ha proseguito Millàn. "Gli e-tatuaggi hanno il potenziale per sostituire il dispositivo esterno e stampare l'elettronica direttamente sulla testa di un paziente, rendendo la tecnologia di interfaccia cervello-computer piu' accessibile, ha concluso Millàn. (AGI)Red/Pgi