“Татуировка” с пользой для мозга
Собираясь утром на электрокардиографию, колготы и кофты с узким рукавом лучше не надевать, иначе в кабинете врача придется снимать всю одежду. Очередь в коридоре после затянувшейся процедуры довольными лицами не встретит. «Закатайте брюки и рукава, лягте на кушетку, — сухо говорит медсестра и чуть мягче добавляет, — Постарайтесь расслабиться». Расслабление дается с трудом, ведь перед тем как подсоединить электроды, женщина в белом халате наносит на запястья и лодыжки пациента противный холодный гель, который после диагностики еще нужно оттереть от кожи.
Неудобства во время процедуры, нередко ошибочные результаты, невозможность длительных измерений, а также потребность в наблюдении за активностью мышц и мозга — все это толкает ученых к открытиям новых методов и устройств для диагностики. В 2015 году Франческо Греко, руководитель лаборатории прикладных материалов для печатной и мягкой электроники в Институте физики твердого тела при Технологическом университете Граца, совместно с итальянскими коллегами разработал так называемые «тату-электроды».
Это проводящие полимеры, которые печатаются с помощью струйного принтера на стандартной татуировочной бумаге. «Тату» приклеивается к коже и не требует жидкой «смазки» для измерения электрических сигналов. Толщина электрода от 700 до 800 нанометров — примерно в 100 раз тоньше человеческого волоса — позволяет ему адаптироваться под все неровности кожи. В 2018 году команда оптимизировала созданный электрод. Модификация открыла новые пути в электрофизиологических исследованиях сердца и мышц: электрокардиографии (ЭКГ) и электромиографии (ЭМГ).
Франческо Греко — руководитель исследований
Прорыв ненадолго утолил исследовательскую жажду ученых. Теперь группа Греко преобразовала сухие тонкие электроды таким образом, что их также можно использовать в электроэнцефалографии (ЭЭГ) — для измерения мозговой активности. Разработка подробно описана в статье, недавно опубликованной в npj Flexible Electronics.
«Мозговые волны находятся в низкочастотном диапазоне, а сигналы ЭЭГ имеют очень низкую амплитуду. Их гораздо сложнее получать с высоким качеством, чем сигналы ЭМГ или ЭКГ». Чтобы достигнуть той же эффективности, что у обычных электродов, разработчики оптимизировали состав проводящего полимера и толщину бумаги. Модификация привела к более плотному соединению с кожей. Клинические испытания показали, что измерение ЭЭГ с оптимизированными «татуировками» столь же успешно, как и с обычными электродами для ЭЭГ.
Помимо сухости и возможности проведения длительных измерений, среди плюсов «тату»-электродов разработчики указывают стоимость. «Благодаря струйной печати и имеющимся в продаже подложкам, «татуировки» значительно дешевле, чем обычные электроды для ЭЭГ».
Возможно, в будущем полезные «татуировки» помогут ученым больше узнать о работе мозга, например, о процессах, идущих во сне. Тонкие наклейки на кожу понравятся участникам экспериментов намного больше, чем электродные сетки, вживляемые прямо в мозг.
