اندازه‌گیری سیگنال مغز با استفاده از تاتوی الکترونیکی (الکترودهای چاپی)
محققان الکترودهای فوق‌العاده سبک تاتو مانندی طراحی کرده‌اند که به سختی روی پوست قابل تشخیص هستند و اندازه‌گیری‌های طولانی مدت فعالیت مغز را کم‌هزینه‌تر و آسان‌تر می‌کنند.
در سال 2015 فرانچسکو گرکو، رئیس آزمایشگاه LAMPSe در انستیتوی فیزیک حالت جامد در دانشگاه صنعتی گراس، به همراه دانشمندان ایتالیایی الکترودهایی تحت عنوان " تاتوالکترود" طراحی کردند. این الکترودها پلیمرهای رسانایی هستند که با استفاده از یک پرینتر جوهر‌افشان روی کاغذ تاتو استاندارد چاپ می‌شوند و مانند تجهیزات کنترل عملکرد قلب یا ماهیچه‌ها به پوست می‌چسبند.
این نوع الکترود، که در سال 2018 بهینه‌سازی روی آن صورت گرفت، مسیرهای کاملاً جدیدی را در معاینات الکتروفیزیولوژیک، مانند الکتروکاردیوگرافی (ECG) یا الکترومیوگرافی (EMG) باز کرد. به لطف ضخامت 700 تا 800 نانومتری - یعنی تقریبا 100 برابر نازک‌تر از موی انسان - تاتوالکترودها با پوست ناهموار سازگار بوده و به‌سختی قابل تشخیص روی بدن می‌باشند. علاوه بر این در مقابل الکترودهای ژلی، "تاتوالکترودها" الکترودهای خشکی هستند که بدون رابط مایع کار می‌کنند و برای اندازه‌گیری‌های طولانی مدت بسیار مناسب می‌باشند. حتی موهایی که زیر تاتوالکترودها رشد می‌کنند در ثبت سیگنال اختلالی ایجاد نمی‌کنند.
نسل جدید تاتوالکترودها
با تکیه بر این موفقیت برجسته و پیشگام، گرکو به همراه همکارانش اکنون به نقطه‌ی عطفی در اندازه گیری سیگنال‌های حیاتی دست یافته‌اند: این گروه تاتوالکترودها را به گونه‌ای اصلاح کرده‌اند که می‌توانند در الکتروانسفالوگرافی - یعنی اندازه گیری فعالیت مغز -(EEG) نیز استفاده شوند.
برای انجام این کار، محققان از همان رویکردی که در سال 2018 وجود داشت، یعنی چاپ جوهر‌افشانِ پلیمر رسانا روی کاغذ تاتو استفاده کردند. ساختار و ضخامت کاغذ و پلیمر رسانا به نحوی بهینه شده‌اند تا به یک ارتباط خیلی بهتر بین تاتوالکترودها و پوست رسیده و ثبت سیگنال‌های EEG با حداکثر کیفیت انجام گیرد. لورا فراری، که در دوره‌ی دکترای خود روی این پروژه کار می‌کرد و اکنون یک محقق پسا‌دکترا در فرانسه است، توضیح می‌دهد: "امواج مغزی در محدوده‌ی فرکانسی پایین هستند و سیگنال‌های EEG دامنه‌ی بسیار کمی دارند. ثبت آن‌ها با کیفیت بالا بسیار مشکلتر از سیگنال‌های EMG یا ECG است."
آزمایشات تحت شرایط بالینی واقعی نشان داده‌اند که اندازه‌گیری EEG با تاتوالکترودهای بهینه‌شده به اندازه‌ی الکترودهای EEG معمولی موفقیت‌آمیز است. گرکو می‌گوید: "به دلیل چاپ جوهر‌افشان و بسترهای تجاری موجود، تاتوالکترودهای ما نسبت به الکترودهای EEG فعلی به طور قابل توجهی ارزان‌تر هستند و همچنین از لحاظ راحتی پوشیدنشان و اندازه‌گیری طولانی‌مدت در مقایسه‌ی مستقیم مزایای بیشتری را ارائه می‌دهند."
اولین الکترودهای خشک سازگار با MEG
تاتوالکترودهای جدید اولین نوع از الکترودهای خشکی هستند که برای اندازه‌گیری طولانی مدت EEG و در عین حال سازگار با مگنتوانسفالوگرافی (MEG) مناسب است. MEG روشی کاملاً مناسب برای نظارت بر فعالیت مغز است که تاکنون فقط با اصطلاح "الکترود مرطوب" قابل استفاده بوده است. این الکترودها بر اساس الکترولیت، ژل یا خمیر الکترود کار می‌کنند، بنابراین به سرعت خشک می‌شوند و برای اندازه‌گیری‌های طولانی مدت نامناسب هستند. نسل جدید تاتوالکترودها مشخصا از پلیمرهای رسانا تشکیل شده است، یعنی هیچ فلزی ندارد که بتواند برای معاینات MEG مشکل‌ساز باشد و منحصراً با جوهر چاپ می‌شود. گرکو با خوشحالی می‌گوید: "با استفاده از این روش، در حالی که هزینه‌ها و زمان تولید را کاهش داده‌ایم الکترود کاملاً سازگار با MEG را تولید می‌کنیم.
منبع: ساینس دیلی
نوشته های مرتبط