Tatuaje temporal en el cuero cabelludo registra la actividad cerebral

Los clásicos registros electroencefalográficos (EEG) utilizados en neurología podrían simplificarse reemplazando los electrodos, cables y geles por una tinta líquida que se puede imprimir directamente sobre el cuero cabelludo.

Por primera vez, científicos han inventado una tinta líquida que los médicos pueden imprimir sobre el cuero cabelludo de un paciente para registrar la actividad cerebral.

La tecnología ofrece una alternativa prometedora al proceso complicado que se utiliza actualmente para monitorizar las ondas cerebrales y diagnosticar problemas y enfermedades neurológicas.

Además, la tinta tiene el potencial de mejorar las aplicaciones de interfaces cerebro-computadora no invasivas.

«Nuestras innovaciones en el diseño de sensores, tinta biocompatible e impresión de alta velocidad allanan el camino para la fabricación futura de sensores electrónicos en forma de tatuajes sobre el cuerpo, con amplias aplicaciones tanto en entornos clínicos como fuera de ellos», dice Nanshu Lu, coautora del artículo que trabaja en la Universidad de Texas en Austin, en Estados Unidos.

La electroencefalografía (EEG) es una herramienta importante para el diagnóstico de una amplia variedad de afecciones neurológicas, incluidas convulsiones, tumores cerebrales, trastornos del sueño, epilepsia y lesiones cerebrales.

Durante una prueba EEG tradicional, los técnicos miden el cuero cabelludo del paciente con reglas y lápices, y marcan más de una docena de puntos donde pegarán los electrodos, que están conectados a una máquina de recolección de datos a través de largos cables.

A través de electrodos, la EEG detecta las señales eléctricas producidas por las neuronas en el cerebro.

Esta configuración requiere mucho tiempo y es engorrosa, y puede resultar incómoda para muchos pacientes, que deben permanecer sentados durante horas durante la prueba electroencefalográfica.

Lu y su equipo han sido pioneros en el desarrollo de pequeños sensores que rastrean señales corporales desde la superficie de la piel humana, una tecnología conocida como tatuajes electrónicos o e-tattoos.

Los científicos han aplicado tatuajes electrónicos en el pecho para medir la actividad cardíaca, en los músculos para medir su cansancio e incluso debajo de la axila para medir los componentes del sudor.

En el pasado, los e-tattoos se imprimían generalmente sobre una capa delgada de material adhesivo antes de ser transferidos a la piel, pero esto solo era efectivo en áreas sin vello.

«El diseño de materiales que sean compatibles con la piel velluda ha sido un desafío persistente en la tecnología de los tatuajes electrónicos», dice Lu.

Para superar esto, el equipo ideó un tipo de tinta líquida hecha de polímeros conductores.

La tinta puede fluir a través del vello hasta llegar al cuero cabelludo, y una vez seca, funciona como un sensor de película delgada, lo que permite detectar la actividad cerebral a través del cuero cabelludo.

Usando un algoritmo computacional, los investigadores pueden diseñar los puntos para los electrodos de EEG en el cuero cabelludo del paciente.

Luego, utilizan una impresora de inyección de tinta controlada digitalmente para rociar una capa delgada de tinta de tatuaje electrónico sobre dichos puntos.

El proceso es rápido, no requiere contacto y no causa incomodidad en los pacientes, según los investigadores.

El equipo de Lu imprimió electrodos de e-tattoos en los cueros cabelludos de cinco participantes con pelo corto.

También adjuntaron electrodos convencionales de EEG junto a los tatuajes electrónicos.

De este modo, los investigadores descubrieron que los e-tattoos funcionaron de manera comparable al detectar ondas cerebrales con un ruido mínimo.

Después de seis horas, el gel de los electrodos convencionales comenzó a secarse.

Más de un tercio de estos electrodos no captaron ninguna señal, aunque la mayoría de los electrodos restantes tenían un contacto reducido con la piel, lo que resultó en una detección de señal menos precisa.

Los electrodos de e-tattoo, por otro lado, mostraron una conectividad estable durante al menos veinticuatro horas.

Además, los investigadores ajustaron la fórmula de la tinta e imprimieron líneas de tatuaje electrónico que bajan hasta la base de la cabeza desde los electrodos de e-tattoos para reemplazar los cables utilizados en una prueba estándar de EEG.

«Este ajuste permitió que los cables impresos condujeran señales sin captar nuevas señales en el camino», detalla Ximin He, coautor del estudio de la Universidad de California en Los Ángeles (Estados Unidos).

Luego, el equipo adjuntó cables físicos mucho más cortos entre los tatuajes y un pequeño dispositivo que recoge los datos de las ondas cerebrales.

El equipo de Lu dice que en el futuro planean incrustar transmisores de datos inalámbricos en los tatuajes electrónicos para lograr un registro electroencefalográfico completamente inalámbrico.

«Nuestro estudio puede potencialmente revolucionar la forma en que se diseñan los dispositivos de interfaz cerebro-computadora no invasivos», dice José Millán, coautor del estudio de la Universidad de Texas en Austin.

Los dispositivos de interfaz cerebro-computadora, un sistema que establece la comunicación directa entre el cerebro y un computador, funcionan registrando las actividades cerebrales asociadas con una función, como el habla o el movimiento, y las utilizan para controlar un dispositivo externo sin necesidad de mover un músculo.

Actualmente, estos dispositivos a menudo precisan de un gran auricular que resulta incómodo de usar.

Los tatuajes electrónicos tienen el potencial de reemplazar el dispositivo externo e imprimir la electrónica directamente sobre la cabeza del paciente, lo que hace que la tecnología de interfaz cerebro-computadora sea más accesible, explica Millán.

Fuente: Cell