Forskere ved University of Texas i Austin har utviklet elektroencefalografi (EEG) elektroder som pasienter kan ha på hodet for å overvåke hjerneaktivitet. EEG-elektrodesystemet fungerer som et hjerne-datamaskin-grensesnitt (BCI), som kan kontrolleres av hjernesignaler for å hjelpe til med å reparere hjerneskade forårsaket av hjerneslag og andre sykdommer.
Forskningsresultatene ble publisert i tidsskriftet Biosensors and Bioelectronics. Resultatene fra studien viser at elektrodene kan bæres komfortabelt og stabilt i opptil fire uker uten medisinsk intervensjon. Dette er en enorm forbedring i forhold til eksisterende elektroder, som vanligvis må skiftes ut med noen få timers mellomrom eller høyst dager.
Huiliang (Evan) Wang, assisterende professor ved Institutt for biomedisinsk ingeniørvitenskap ved Cockrell School of Engineering og en av prosjektlederne, sa: "Vi håper at folk kan bruke denne enheten i lengre perioder hjemme, hvor de kan rehabilitere uten å måtte gå til klinikken eller rehabilitering hver dag i flere uker, når du kommer deg etter et slag, er det enda mer utfordrende."
Det er to hovedtyper av gjeldende EEG-elektroder, tørre og våte, men ingen av disse elektrodene fungerer godt for langsiktig kontinuerlig overvåking. Gelbaserte våte elektroder gjør en bedre jobb med å registrere hjerneaktivitet, men krever mer vedlikehold enn tørre elektroder.
Denne nye elektroden tar fordelene med våte gelelektroder og eliminerer store ulemper som deres tendens til å tørke ut og deretter falle av.
Elektroder brukes på mennesker. Kilde: University of Texas i Austin
Forskerne tok denne ideen et skritt videre ved å kombinere ledende polymerer med polymerer med høyt vanninnhold. Dette tillot dem å dra nytte av fordelene med det gelbaserte materialet, hovedsakelig på grunn av forstyrrelser forårsaket av hud og hår, et konsept kjent som elektrode-hudimpedans.
Elektrodesystemet registrerer hjerneaktivitet, slik som at hjernen forteller en hånd å bevege seg. Imidlertid kan et hjerneslag forstyrre nervebaner mellom deler av kroppen, noe som gjør det vanskeligere å signalisere handling. Kombinasjonen av et hjerne-datamaskin-grensesnitt og funksjonell elektrisk stimulering kan gjøre ideen om å flytte en kroppsdel til en handling som stimulerer målområdet til å utføre hjernekommandoer. Denne tilnærmingen kan bidra til å gjenoppbygge kommunikasjonsveiene mellom hjernen og andre deler av kroppen som er skadet av et slag.
Demonstrasjon av å kombinere POLiTAG-elektroder med en trådløs enkanals EEG-enhet
"Disse nye EEG-elektrodene har potensial til å revolusjonere feltet av ikke-invasive EEG-grensesnitt, som for tiden krever omfattende ekspertstøtte hver gang systemet settes opp," sa forsker Del Millán. "I tillegg, siden mestring av BCI og indusering av funksjonell restitusjon og hjerneplastisitet krever fagopplæring, og å ha et permanent system som folk kan bruke autonomt gjennom dagen vil øke potensialet til denne teknologien."
Det neste trinnet for forskerne er å utvide hvor lenge elektrodene kan brukes, og hvilke typer aktiviteter dette bærbare EEG-baserte hjerne-datamaskin-grensesnittet kan legge til rette for. De jobber også med applikasjoner som å kontrollere rullestoler og flytte proteser.