Татуировка для ЭЭГ

Электроды из проводящего полимера, нанесённые на голову методом переводной татуировки, работают дольше обычных.

«Тату-электроды» и «тату-провода», считывающие электрические ритмы мозга. (Фото: Nanshu Lu, University of Texas at Austin)

О том, что происходит с мозгом, можно узнать с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ) – она по-прежнему остаётся весьма информативным методом, по крайней мере, из тех, которые не предполагают хирургических операций. ЭЭГ регистрирует электрические ритмы мозга: на голову надевается конструкция с электродами, которые записывают его электрические сигналы. Проблема в том, что электроды всё равно прилегают к черепу не очень плотно – им мешают волосы; чтобы электроды лучше ловили эти сигналы, на них наносят специальный гель, или же волосы смачивают солевым раствором, в общем, каким-то образом повышают проводимость среды между кожей головы и электродом. Но гель, раствор и прочее постепенно высыхают. Наконец, ЭЭГ может длиться не час, не два и не три, и тут может случиться так, что электроды съедут со своих мест, даже если человек всё время спокойно лежит – сохранять полную неподвижность в течение нескольких часов просто невозможно. Разные варианты электродов и тех конструкций, которые удерживают их на голове, отчасти помогают решить эту проблему, но они не всегда удобны.

Сотрудники Техасского университета в Остине пишут в Cell Biomaterials, что обычные электроды в ЭЭГ можно заменить временно вытатуированными, или напечатанными. Материалом для печати служит сложный полимер из 3,4-этилендиокситиофена и полистиренсульфоната – исследователи разработали его какое-то время назад и успели проверить на бисовместимость. Собственно, это не первая их работа, в котором они с помощью своего полимера-электрода пробуют считывать электрические сигналы тела: они делали так с сердечными ритмами и мышечной активностью. Но в предыдущих случаях гель сначала наносили на какой-то другой материал, а потом переводили его на кожу, как это делают с некоторыми временными татуировками. Однако электрод, нанесённый методом переводной татуировки, работает только если на коже мало волос. Поэтому для ЭЭГ использовали аппарат, который, подобно принтеру, наносил на нужные точки головы проводящий гель – он спускался по волосам к коже и оставался на ней, никуда больше не стекая.

В эксперименте участвовало пять человек с короткой стрижкой; рядом с «тату-электродами» у них для сравнения прикрепляли электроды обычные. «Тату-электроды» ловили сигналы мозга так же хорошо, как и обычные. Но если обычные электроды через шесть часов начинали сбоить, потому что под ними высыхал гель, помогающий прислушиваться к мозгу, то «тату-электроды» проработали сутки без сбоев. К ним, однако, всё равно нужно было крепить какой-то провод, и на голову всё равно нужно было надевать конструкции, которая эти провода удерживала.

Тогда исследователи модифицировали состав электродного геля так, чтобы им можно было нарисовать провода – модификация состояла в том, чтобы гель-провод мог проводить сигнал от геля-электрода, но не мог сам чувствовать электричество, идущее от мозга. Теперь по голове от каждого «тату-электрода» шли «тату-провода» к шее, а уже к шее крепились настоящие провода, соединявшие тату с портативным регистратором, который болтался на спине. Без настоящих проводов пока было не обойтись, ведь всё равно зарегистрированный сигнал нужно передать на внешней устройство; но, по крайней мере, обычных проводов в таком варианте стало гораздо меньше и крепление у них стало проще, чем в обычной ЭЭГ. Возможно, в перспективе тут удастся обойтись вообще без проводов, и «ЭЭГ-тату» с помощью какого-нибудь bluetooth будет передавать информацию о ритмах мозга на компьютер, пока человек занимается своими делами. Но прежде чем переходить к беспроводным технологиям, хорошо бы проверить этот способ на людях с более-менее длинными, густыми и курчавыми волосами.