Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν ανέπτυξαν ηλεκτρόδια ηλεκτροεγκεφαλογραφίας (EEG) που οι ασθενείς μπορούν να φορούν στο κεφάλι τους για να παρακολουθούν την εγκεφαλική δραστηριότητα. Το σύστημα ηλεκτροδίων EEG λειτουργεί ως διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI), η οποία μπορεί να ελεγχθεί από εγκεφαλικά σήματα για να βοηθήσει στην αποκατάσταση της εγκεφαλικής βλάβης που προκαλείται από εγκεφαλικό επεισόδιο και άλλες ασθένειες.
Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Biosensors and Bioelectronics. Τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν ότι τα ηλεκτρόδια μπορούν να φορεθούν άνετα και σταθερά για έως και τέσσερις εβδομάδες χωρίς καμία ιατρική παρέμβαση. Αυτή είναι μια τεράστια βελτίωση σε σχέση με τα υπάρχοντα ηλεκτρόδια, τα οποία συνήθως πρέπει να αντικαθίστανται κάθε λίγες ώρες ή το πολύ ημέρες.
Ο Huiliang (Evan) Wang, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής στο Cockrell School of Engineering και ένας από τους ηγέτες του έργου, δήλωσε: «Ελπίζουμε ότι οι άνθρωποι μπορούν να φορούν αυτή τη συσκευή για μεγάλες χρονικές περιόδους στο σπίτι, όπου μπορούν να αποκατασταθούν χωρίς να χρειάζεται να πηγαίνετε συνεχώς στην κλινική ή στην αποτοξίνωση κάθε μέρα για εβδομάδες, όταν αναρρώνετε από εγκεφαλικό, είναι ακόμα πιο δύσκολο».
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι ηλεκτροδίων EEG ρεύματος, ξηρό και υγρό, αλλά κανένα από αυτά τα ηλεκτρόδια δεν λειτουργεί καλά για μακροχρόνια συνεχή παρακολούθηση. Τα υγρά ηλεκτρόδια με βάση το gel κάνουν καλύτερη δουλειά στην καταγραφή της εγκεφαλικής δραστηριότητας, αλλά απαιτούν περισσότερη συντήρηση από τα ξηρά ηλεκτρόδια.
Αυτό το νέο ηλεκτρόδιο εκμεταλλεύεται τα πλεονεκτήματα των ηλεκτροδίων υγρής γέλης και εξαλείφει σημαντικά μειονεκτήματα, όπως την τάση τους να στεγνώνουν και στη συνέχεια να πέφτουν.
Τα ηλεκτρόδια εφαρμόζονται στον άνθρωπο. Πηγή: Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν
Οι ερευνητές πήγαν αυτή την ιδέα ένα βήμα παραπέρα συνδυάζοντας αγώγιμα πολυμερή με πολυμερή με υψηλή περιεκτικότητα σε νερό. Αυτό τους επέτρεψε να επωφεληθούν από τα οφέλη του υλικού με βάση το gel, κυρίως λόγω παρεμβολών που προκαλούνται από το δέρμα και τα μαλλιά, μια έννοια γνωστή ως σύνθετη αντίσταση ηλεκτροδίου-δέρματος.
Το σύστημα ηλεκτροδίων καταγράφει την εγκεφαλική δραστηριότητα, όπως ο εγκέφαλος που λέει σε ένα χέρι να κινηθεί. Ωστόσο, ένα εγκεφαλικό επεισόδιο μπορεί να διαταράξει τις νευρικές οδούς μεταξύ των τμημάτων του σώματος, καθιστώντας πιο δύσκολο το σήμα της δράσης. Ο συνδυασμός μιας διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή και λειτουργικής ηλεκτρικής διέγερσης μπορεί να μετατρέψει την ιδέα της κίνησης ενός μέρους του σώματος σε μια ενέργεια που διεγείρει την περιοχή στόχο για να εκτελέσει εντολές του εγκεφάλου. Αυτή η προσέγγιση μπορεί να βοηθήσει στην αναδόμηση των οδών επικοινωνίας μεταξύ του εγκεφάλου και άλλων τμημάτων του σώματος που έχουν υποστεί βλάβη από εγκεφαλικό.
Επίδειξη συνδυασμού ηλεκτροδίων POLiTAG με ασύρματη συσκευή EEG μονού καναλιού
«Αυτά τα νέα ηλεκτρόδια EEG έχουν τη δυνατότητα να φέρουν επανάσταση στον τομέα των μη επεμβατικών διεπαφών EEG, οι οποίες επί του παρόντος απαιτούν εκτεταμένη υποστήριξη από ειδικούς κάθε φορά που στήνεται το σύστημα», δήλωσε ο ερευνητής Del Millán. «Επιπλέον, δεδομένου ότι το mastering BCI και η πρόκληση λειτουργικής ανάκτησης και πλαστικότητας του εγκεφάλου απαιτεί εκπαίδευση του θέματος και η ύπαρξη ενός μόνιμου συστήματος που οι άνθρωποι μπορούν να χρησιμοποιούν αυτόνομα όλη την ημέρα θα ενισχύσουν τις δυνατότητες αυτής της τεχνολογίας».
Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι να επεκτείνουν πόσο καιρό μπορούν να φορεθούν τα ηλεκτρόδια και τους τύπους δραστηριοτήτων που μπορεί να διευκολύνει αυτή η φορητή διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή που βασίζεται σε EEG. Εργάζονται επίσης σε εφαρμογές όπως ο έλεγχος αναπηρικών αμαξιδίων και η μετακίνηση προσθετικών.