وعرضت هذه التقنية المبتكرة الإثنين في مجلة “سيل بيوماتريالز”، حيث قدمت بديلا واعدا للطرق التقليدية المستخدمة في مراقبة موجات الدماغ، مثل تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) الذي يتطلب عادة عملية معقدة وغير مريحة.
يقول نانشو لو، أستاذ في جامعة تكساس في أوستن، إن هذه التقنية تعد تقدما كبيرا في تصميم أجهزة الاستشعار والمواد القابلة للتوافق الحيوي، فضلا عن الطباعة عالية السرعة التي تجعل من الممكن إنتاج أجهزة استشعار إلكترونية قابلة للتطبيق على الجسم، مع تطبيقات واسعة في المجالين السريري وغير السريري.
وتعتبر أداة تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) من الأدوات الأساسية لتشخيص أمراض عصبية، مثل النوبات والأورام الدماغية والصرع والإصابات، لكن الطريقة التقليدية تتطلب وقتا طويلا وتسبب إزعاجا للمرضى بسبب وضع الأقطاب الكهربائية على الرأس، وهو ما يمكن أن يستغرق ساعات من الجلوس.
وعمل لو وفريقه على تطوير تكنولوجيا “الوشوم الإلكترونية”، وهي مستشعرات صغيرة تطبع على الجلد لقياس النشاط الجسماني.
وفي حين كانت هذه التقنية فعالة على الجلد الخالي من الشعر، مثل الصدر أو العضلات، فإن تحديا كبيرا كان يتمثل في تطبيقها على مناطق ذات شعر مثل فروة الرأس.
ابتكار الحبر السائل
ولتجاوز هذا التحدي، ابتكر الفريق حبرا سائلا مصنوعا من بوليمرات موصلة، يمكنه التدفق عبر الشعر ليصل إلى فروة الرأس، وبعد أن يجف يعمل كجهاز استشعار رقيق يلتقط إشارات الدماغ من خلال فروة الرأس.
وباستخدام خوارزميات حاسوبية، يمكن للباحثين تحديد أماكن أقطاب (EEG)، ثم يستخدمون طابعة رقمية لرش طبقة رقيقة من الحبر على هذه النقاط، مما يجعل العملية أسرع وأكثر راحة للمريض.
نتائج واعدة
في تجربة مع 5 مشاركين من ذوي الشعر القصير، طبع الفريق أقطاب الوشوم الإلكترونية على رؤوسهم، مع تثبيت أقطاب (EEG) التقليدية على نفس الرأس للمقارنة.
وأظهرت النتائج أن أقطاب الوشوم الإلكترونية كانت فعالة في اكتشاف موجات الدماغ مع أقل قدر من الضوضاء، مما يوفر دقة أعلى مقارنة بالأقطاب التقليدية التي تفشل بعد عدة ساعات من الاستخدام.
مستقبل واعد
وتواصل التقنية التقدم بفضل التعديلات التي أُجريت على صيغة الحبر، حيث قام الفريق بطباعة خطوط توشيح تمتد من الأقطاب إلى قاعدة الرأس لتحل محل الأسلاك الطويلة المستخدمة في تخطيط الدماغ التقليدي. ويخطط الفريق في المستقبل لتضمين أجهزة إرسال بيانات لاسلكية داخل التوشيحات الإلكترونية، مما سيتيح إجراء اختبار EEG لاسلكي بالكامل.
وفيما يتعلق بتطبيقات أخرى، أشار خوسيه ميّان، أحد مؤلفي الدراسة من جامعة تكساس، إلى أن هذه التقنية يمكن أن تُحدث ثورة في تصميم أجهزة واجهة الدماغ-الكمبيوتر.
فبدلاً من الأجهزة الكبيرة التي يصعب استخدامها، يمكن للطباعة المباشرة على رأس المريض أن توفر واجهات أكثر سهولة وراحة، مما يفتح المجال لتطبيقات جديدة مثل التحكم في الأجهزة الخارجية باستخدام نشاط الدماغ.
يمثل هذا الاختراع خطوة مهمة نحو تحسين دقة وراحة مراقبة نشاط الدماغ. تقنيات الحبر السائل وواجهات الدماغ-الكمبيوتر غير الجراحية تقدم آفاقًا جديدة في التشخيص والعلاج العصبي، مع تعزيز إمكانية تطبيق هذه التكنولوجيا في الحياة اليومية للمرضى.