Novas "e-tattoos" captam a atividade cerebral através do crânio; entenda
Tecnologia oferece uma alternativa promissora ao complicado processo usado para monitorar ondas cerebrais e diagnosticar condições neurológicas
Pesquisadores desenvolveram uma espécie de 'e-tatoo' capaz de medir a atividade cerebral quando aplicada no couro cabeludo. De acordo com um artigo publicado recentemente na revista científica Cell Press Cell Biomaterials, a tecnologia oferece uma alternativa promissora ao complicado processo atualmente usado para monitorar ondas cerebrais e diagnosticar condições neurológicas. Também tem o potencial de aprimorar aplicações não invasivas de interface cérebro-computador.
"Nossas inovações em design de sensores, tinta biocompatível e impressão em alta velocidade abrem caminho para a futura fabricação de sensores eletrônicos de tatuagem no corpo, com amplas aplicações dentro e fora dos ambientes clínicos", diz Nanshu Lu, coautor correspondente do artigo, em comunicado.
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A eletroencefalografia (EEG) é uma ferramenta importante para diagnosticar uma variedade de condições neurológicas, incluindo convulsões, tumores cerebrais, epilepsia e lesões cerebrais. Durante um teste tradicional de EEG, os técnicos medem o couro cabeludo do paciente com réguas e lápis, marcando mais de uma dúzia de pontos onde serão colados eletrodos, que são conectados a uma máquina de coleta de dados por meio de longos fios para monitorar a atividade cerebral do paciente. Essa configuração é demorada e complicada, e pode ser desconfortável para muitos pacientes, que precisam aguardar o teste por horas.
Pesquisadores da Universidade do Texas em Austin, nos EUA, têm sido pioneiros no desenvolvimento de pequenos sensores que rastreiam sinais corporais da superfície da pele humana, uma tecnologia conhecida como tatuagens eletrônicas, ou e-tatuagens. Os cientistas aplicaram tatuagens eletrônicas no peito para medir as atividades cardíacas, nos músculos para medir o quão cansados eles estão e até mesmo sob as axilas para medir os componentes do suor.
No passado, as tatuagens eletrônicas eram geralmente impressas em uma fina camada de material adesivo antes de serem transferidas para a pele, mas isso só era eficaz em áreas sem pelos.
"Projetar materiais compatíveis com a pele cabeluda tem sido um desafio persistente na tecnologia da tatuagem eletrônica", explica Lu.
Para superar isso, a equipe desenvolveu um tipo de tinta líquida feita de polímeros condutores. A tinta pode fluir pelo cabelo até chegar ao couro cabeludo e, uma vez seca, funciona como um sensor de película fina, captando a atividade cerebral no couro cabeludo.
Usando um algoritmo de computador, os pesquisadores podem projetar pontos para eletrodos de EEG no couro cabeludo do paciente. Em seguida, eles usam uma impressora jato de tinta controlada digitalmente para borrifar uma fina camada de tinta de tatuagem eletrônica nas manchas. De acordo com os pesquisadores, o processo é rápido, não requer contato e não causa desconforto aos pacientes.
A equipe imprimiu eletrodos de tatuagem eletrônica no couro cabeludo de cinco participantes com cabelo curto. Eles também anexaram eletrodos convencionais próximos às tatuagens eletrônicas. Os resultados mostraram que as e-tattoos tiveram um desempenho comparativamente bom na detecção de ondas cerebrais com o mínimo de ruído.
Após seis horas, o gel dos eletrodos convencionais começou a secar. Mais de um terço desses eletrodos não conseguiu captar nenhum sinal, embora a maioria dos restantes tivesse reduzido o contato com a pele, resultando em uma detecção de sinal menos precisa. Os eletrodos e-tattoo, por outro lado, apresentaram conectividade estável por pelo menos 24 horas.
Além disso, os pesquisadores ajustaram a fórmula da tinta e imprimiram linhas de tatuagem eletrônica que vão até a base da cabeça a partir dos eletrodos para substituir os fios usados em um teste de EEG padrão. A equipe então conectou fios físicos muito mais curtos entre as tatuagens a um pequeno dispositivo que coleta dados de ondas cerebrais. A equipe disse que, no futuro, planeja incorporar transmissores de dados sem fio nas tatuagens eletrônicas para obter um processo de eletroencefalografia totalmente sem fio.
"Nosso estudo pode potencialmente revolucionar a forma como os dispositivos não invasivos de interface cérebro-computador são projetados", diz o co-autor José Millán, da Universidade do Texas em Austin.
Os dispositivos de interface cérebro-computador funcionam registrando atividades cerebrais associadas a uma função, como fala ou movimento, e os utilizam para controlar um dispositivo externo sem a necessidade de mover um músculo. Atualmente, esses dispositivos geralmente envolvem um fone de ouvido grande e complicado de usar. Segundo Millán, as tatuagens eletrônicas têm o potencial de substituir o dispositivo externo e imprimir os componentes eletrônicos diretamente na cabeça do paciente, tornando a tecnologia de interface cérebro-computador mais acessível.
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