Un tatouage sur la tête pour mesurer les ondes cérébrales

Un groupe de scientifiques de Université du Texas à Austin vient de développer une nouvelle encre de tatouage « électronique » qui peut être appliquée sur le cuir chevelu d’un patient et surveiller son activité cérébrale, afin de diagnostiquer toute maladie neurologique de manière non invasive – et plus rapidement qu’un électroencéphalogramme. L’invention a été présenté dans les pages du magazine Biomatériaux cellulaires et, selon ses auteurs, il pourrait également se prêter à des applications dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur, c’est-à-dire des architectures permettant une communication directe entre le cerveau et une machine, d’un grand intérêt, par exemple, pour que des patients paralysés ou incapables de parler .

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Le problème des cheveux

“Nos avancées innovantes en matière de conception de capteurs, d’encres biocompatibles et d’impression à grande vitesse – a-t-il commenté Nanshu Lul’un des auteurs de l’ouvrage – ont posé les bases de la production de capteurs électroniques qui peuvent être appliqués sur le corps comme s’il s’agissait de tatouages, et qui ont des applications aussi bien à l’intérieur qu’à l’extérieur des environnements cliniques ».

À l’heure actuelle, l’un des outils de diagnostic les plus utilisés dans le domaine neurologique, et en particulier pour des troubles tels que les tumeurs et les lésions cérébrales, les convulsions et l’épilepsie, est l’électroencéphalogramme (EEG). L’examen implique une mesure précise du cuir chevelu du patient et l’application précise d’une douzaine d’électrodes à travers un capuchon élastique en néoprène ou directement sur le cuir chevelu à l’aide de colles spéciales ; Au total, l’ensemble de l’opération peut prendre plus d’une heure.

Pour simplifier la pratique, Lu et ses collègues ont pensé aux tatouages ​​: ils travaillaient depuis quelque temps au développement et au perfectionnement de capteurs miniaturisés qui, appliqués directement sur la peau, sont capables de mesurer divers paramètres corporels. Ils les avaient déjà testés sur la poitrine, pour surveiller l’activité cardiaque, sur les muscles, pour surveiller la fatigue, et même sous les aisselles, pour mesurer les composantes de la sueur. Jusqu’à récemment, ces « tatouages ​​électroniques » étaient imprimés sur une fine couche de matériau adhésif et leur application nécessitait que la peau soit glabre ou rasée.

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Mieux que l’EEG

Les auteurs des travaux ont donc tenté de surmonter cette limitation afin de tester également la technique sur le cuir chevelu. “Concevoir des matériaux également compatibles avec la fourrure et les cheveux est l’une des plus grandes difficultés dans le domaine des tatouages ​​électroniques”, explique Lu. L’idée était de concevoir un nouveau type d’encre liquide, composée de polymères conducteurs, capable de “couler”. le long des cheveux et des cheveux jusqu’à atteindre le cuir chevelu. Une fois sèche, l’encre se transforme en une sorte de film solide capable de détecter l’activité cérébrale. Un algorithme, basé sur la taille et la forme de la tête du patient, choisit les points optimaux pour positionner les capteurs : les données sont ensuite transmises à une imprimante à jet d’encre qui les pulvérise directement sur le cuir chevelu.

Le processus est rapide, non invasif et non douloureux : il a été testé sur cinq patients aux cheveux courts, auxquels des électrodes EEG « traditionnelles » ont également été appliquées à des fins de contrôle et de comparaison. En comparant les valeurs détectées, les scientifiques ont observé que les tatouages ​​électroniques avaient la même sensibilité et précision que l’électroencéphalogramme. De plus : six heures après l’application, le gel des électrodes conventionnelles a commencé à se solidifier, et donc elles ont progressivement cessé de détecter les signaux ; les électrodes imprimées ont cependant montré une connectivité et une détection de données stables pendant plus de 24 heures.

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Cela ne s’arrête pas là

Une fois le système validé, ses inventeurs ont déjà en tête comment l’améliorer. L’idée est désormais d’inclure également un petit émetteur sans fil dans les tatouages ​​électroniques afin que l’ensemble du processus ne nécessite aucun câblage. “Notre studio”, a-t-il expliqué José Millánun autre des auteurs de l’ouvrage, « pourrait révolutionner la conception de dispositifs d’interface cerveau-ordinateur non invasifs ». Actuellement, ces appareils – qui enregistrent les activités cérébrales liées à une fonction spécifique, comme l’émission d’un mot ou le mouvement d’un membre, et les utilisent pour contrôler un appareil externe avec uniquement la « pensée » du patient – proposent l’application d’un casque plutôt volumineux et inconfortable à porter : les tatouages ​​électroniques, également dans ce cas, pourraient rendre le processus beaucoup plus facile et plus accessible.