新型的临时“电子”纹身可以读懂你的脑电波

这种特殊的墨水最终可能取代笨重的脑电图电线,并“有可能彻底改变”脑机接口设备。

当前,诊断医学的未来正变得更像赛博朋克。科学家刚刚公布了一项技术,有朝一日,人们可以通过定制的临时电子纹身来监控自己的大脑和身体。

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德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家和其他人开发了这项技术,旨在避免传统脑电图(EEG)测试的局限性。研究人员使用特殊设计的液体墨水成功地测量了人们的大脑活动,这种墨水是非侵入性地印在病人的头皮上。这项创新可能会使脑电图和其他诊断测试更加方便。

脑电图是监测人们大脑健康和诊断癫痫、睡眠呼吸暂停或脑肿瘤等各种疾病的重要工具。但这是一个繁琐的过程,因为医务人员需要仔细标记和操纵电极在人头皮上的位置,这可能需要长达两个小时。随着时间的推移,脑电图帽和其他发展使这一过程变得更容易,但它们也有缺点。例如,这种帽仍然需要连接成束的电线,这可能会让患者戴起来不舒服,而且通常用于改善电极信号的湿凝胶在几个小时内就会干燥。

德克萨斯大学的研究人员认为,他们的技术可以避开这些缺点。他们并不是第一批创造超薄传感器的科学家,这种传感器可以追踪我们皮肤表面的生物特征,这种传感器通常被称为电子纹身(也称为E-tattoos)。但过去的版本需要放在无毛的皮肤上,限制了它们的实用性。为了克服这一障碍,研究人员开发了一种由导电聚合物制成的专用液体墨水,这种墨水在干燥后仍然可以通过人的毛发头皮来测量大脑活动。

研究小组在五位短发志愿者身上测试了他们的墨水。他们使用计算机算法来确定应用墨水电极的最佳位置,然后通过数字控制的喷墨打印机将墨水电极快速应用到人的头皮上。传统的电极也被贴在志愿者的头上进行比较。研究人员发现,与典型的电极相比,电子纹身在测量志愿者的大脑活动方面表现得差不多。电子纹身的持续时间也更长,稳定的连接持续了24小时,而普通电极在6小时后就开始失去信号,因为凝胶变干了。

在另一轮实验中,研究人员对墨水进行了修改,以产生额外的线条,取代传统脑电图中使用的线路。这个版本不仅允许研究人员使用更少的物理电线,而且似乎还降低了信号干扰的风险。

研究人员在周一发表在《细胞生物材料》杂志上的论文中详细介绍了他们的实验:“这项研究通过头皮打印和自干导电脑电图(EEG)墨水,在无创大脑监测技术方面取得了突破。”

与传统方法相比,还需要更多的研究来验证该团队技术的准确性。但如果他们的工作得到回报,可能会带来一系列的应用。除了改善脑电图,研究人员相信他们的墨水传感器也可以改变脑机接口设备的游戏规则。这些设备记录并翻译大脑活动,以执行外部命令,例如仅通过思考移动机械肢体。研究人员说,这种墨水可以让人们不再需要戴着笨重的头戴设备来操作这些设备。

“我们的研究可能会彻底改变非侵入性脑机接口设备的设计方式,”德克萨斯大学奥斯汀分校专门研究这些设备的生物医学工程师、研究员JoséMillán在该大学的一份声明中说。

在这项技术投入公众使用之前,研究人员还需要对其进行许多大大小小的调整。例如,他们最终希望将墨水与无线数据发射器连接在一起,这可能使医生有一天能够进行真正的无线脑电图测试。


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