Tato Pembaca Pikiran Merevolusi Pemantauan Gelombang Otak secara Real-Time

Para peneliti telah mengembangkan tinta cair yang dapat dicetak langsung ke kulit kepala untuk memantau aktivitas otak, menawarkan alternatif yang tidak terlalu mengganggu dibandingkan pengaturan EEG tradisional.

Tinta ini memungkinkan pembuatan tato elektronik yang secara akurat melacak gelombang otak dan menjaga konektivitas dalam jangka waktu lama. Inovasi-inovasi ini dapat secara drastis mengubah penerapan teknologi antarmuka otak-komputer, menjadikannya lebih nyaman dan efisien bagi pengguna.

Tinta Cair Inovatif untuk Pemantauan Aktivitas Otak

Untuk pertama kalinya, para ilmuwan telah mengembangkan tinta cair inovatif yang dapat dicetak langsung ke kulit kepala pasien untuk memantau aktivitas otak. Diterbitkan pada 2 Desember di jurnal Biomaterial Selteknologi inovatif ini menghadirkan alternatif yang lebih sederhana dan efisien dibandingkan metode tradisional untuk melacak gelombang otak dan mendiagnosis kondisi neurologis. Hal ini juga menjanjikan kemajuan teknologi antarmuka otak-komputer non-invasif.

“Inovasi kami dalam desain sensor, tinta biokompatibel, dan pencetakan berkecepatan tinggi membuka jalan bagi pembuatan sensor tato elektronik pada tubuh di masa depan, dengan aplikasi luas baik di dalam maupun di luar pengaturan klinis,” kata Nanshu Lu, salah satu penulis dan peneliti. di Universitas Texas di Austin.

Merevolusi EEG Dengan E-Tato

Elektroensefalografi (EEG) adalah alat penting untuk mendiagnosis berbagai kondisi neurologis, termasuk kejang, tumor otak, epilepsi, dan cedera otak. Selama tes EEG tradisional, teknisi mengukur kulit kepala pasien dengan penggaris dan pensil, menandai lebih dari selusin titik di mana mereka akan menempelkan elektroda, yang dihubungkan ke mesin pengumpul data melalui kabel panjang untuk memantau aktivitas otak pasien. Pengaturan ini memakan waktu dan tidak praktis, serta dapat menimbulkan ketidaknyamanan bagi banyak pasien, yang harus menjalani tes EEG selama berjam-jam.

Lu dan timnya telah memelopori pengembangan sensor kecil yang melacak sinyal tubuh dari permukaan kulit manusia, sebuah teknologi yang dikenal sebagai tato elektronik, atau e-tattoos. Para ilmuwan telah menerapkan tato elektronik di dada untuk mengukur aktivitas jantung, di otot untuk mengukur seberapa lelahnya mereka, dan bahkan di bawah ketiak untuk mengukur komponen keringat.

Mengatasi Tantangan

Dulu, tato elektronik biasanya dicetak pada lapisan tipis bahan perekat sebelum dipindahkan ke kulit, namun ini hanya efektif pada area yang tidak berbulu.

“Merancang bahan yang cocok dengan kulit berbulu telah menjadi tantangan yang terus-menerus dalam teknologi e-tattoo,” kata Lu. Untuk mengatasi hal tersebut, tim merancang sejenis tinta cair yang terbuat dari polimer konduktif. Tinta dapat mengalir melalui rambut untuk mencapai kulit kepala, dan setelah dikeringkan, tinta tersebut berfungsi sebagai sensor film tipis, menangkap aktivitas otak melalui kulit kepala.

Dengan menggunakan algoritma komputer, para peneliti dapat merancang titik elektroda EEG di kulit kepala pasien. Kemudian, mereka menggunakan printer inkjet yang dikontrol secara digital untuk menyemprotkan lapisan tipis tinta e-tattoo ke noda tersebut. Prosesnya cepat, tidak memerlukan kontak, dan tidak menimbulkan ketidaknyamanan pada pasien, kata para peneliti.

Membandingkan E-Tato dan EEG Tradisional

Tim mencetak elektroda e-tato ke kulit kepala lima peserta berambut pendek. Mereka juga memasang elektroda EEG konvensional di sebelah tato elektronik. Tim menemukan bahwa tato elektronik memiliki kinerja yang cukup baik dalam mendeteksi gelombang otak dengan kebisingan minimal.

Setelah enam jam, gel pada elektroda konvensional mulai mengering. Lebih dari sepertiga elektroda ini gagal menangkap sinyal apa pun, meskipun sebagian besar elektroda lainnya mengurangi kontak dengan kulit, sehingga deteksi sinyal menjadi kurang akurat. Sebaliknya, elektroda e-tato menunjukkan konektivitas yang stabil setidaknya selama 24 jam.

Selain itu, para peneliti mengubah formula tinta dan mencetak garis e-tato yang membentang hingga ke pangkal kepala dari elektroda untuk menggantikan kabel yang digunakan dalam tes EEG standar. “Penyempurnaan ini memungkinkan kabel yang dicetak untuk menghantarkan sinyal tanpa menerima sinyal baru di sepanjang jalurnya,” kata rekan penulis Ximin He dari University of California, Los Angeles.

Tim kemudian memasang kabel fisik yang jauh lebih pendek di antara tato ke perangkat kecil yang mengumpulkan data gelombang otak. Tim mengatakan bahwa di masa depan, mereka berencana untuk menyematkan pemancar data nirkabel di e-tato untuk mencapai proses EEG nirkabel sepenuhnya.

Potensi Dampak pada Perangkat Antarmuka Otak-Komputer

“Studi kami berpotensi merevolusi cara perangkat antarmuka otak-komputer non-invasif dirancang,” kata rekan penulis José Millán dari University of Texas di Austin. Perangkat antarmuka otak-komputer bekerja dengan merekam aktivitas otak yang terkait dengan suatu fungsi, seperti ucapan atau gerakan, dan menggunakannya untuk mengontrol perangkat eksternal tanpa harus menggerakkan otot apa pun.

Saat ini, perangkat tersebut sering kali memerlukan headset berukuran besar yang merepotkan untuk digunakan. Tato elektronik mempunyai potensi untuk menggantikan perangkat eksternal dan mencetak perangkat elektronik langsung ke kepala pasien, membuat teknologi antarmuka otak-komputer lebih mudah diakses, kata Millán.

Referensi: “Pencetakan tato elektronik elektroensefalografi yang dipersonalisasi di kulit kepala” Scalco de Vasconcelos dkk., 2 Desember 2024, Biomaterial Sel.
DOI: 10.1016/j.celbio.2024.100004