ابتكر فريق من الباحثين من جامعة ولاية بنسلفانيا الأميركية جهازاً (قطباً كهربياً) يُشبه شَعر الإنسان لمراقبة النشاط الكهربائي للدماغ على المدى الطويل، وبطريقة غير جراحية.
ووفق دراستهم المنشورة في دورية «إن بي جيه بيوميديكال إنوفيشينز»، يُثبّت هذا الجهاز الخفيف والمرن مباشرةً على فروة الرأس، وبشكل لا يلاحظه أحد، ليُقدّم تسجيلات ثابتة وعالية الجودة لإشارات الدماغ.
ويُعدّ تخطيط كهربية الدماغ أمراً بالغ الأهمية لتشخيص الحالات العصبية وتقييمها، مثل الصرع وإصابات الدماغ. وفي بعض الحالات، يحتاج الأطباء إلى مراقبة موجات الدماغ لفترات أطول، على سبيل المثال، لتقييم النوبات المرضية، واضطرابات النوم، والحالات التي تؤثّر في الأوعية الدموية وتدفُّق الدم في الدماغ.
ووفق الباحثين، أثبتت طريقة عمل الأقطاب الكهربائية الجديدة قدرتها على الحفاظ على أداء مستقرّ لأكثر من 24 ساعة من الاستخدام المتواصل، مشدّدين على أن هذه التقنية تُبشّر بإمكان استخدامها في منتجات العناية الصحية، بالإضافة إلى تطبيقات الرعاية الصحية السريرية.
وقال أستاذ الهندسة والميكانيكا بجامعة ولاية بنسلفانيا، والمؤلّف الرئيسي للدراسة، تاو تشو: «يمكن ارتداء هذا الجهاز من دون أن يُلاحَظ، مما يُعزّز الأداء الوظيفي وراحة المريض».
وأضاف في بيان نُشر، الجمعة، على موقع الجامعة: «تُوضَع أقطاب كهربائية معدنية صغيرة على فروة الرأس، وتلتقط النبضات الكهربائية الخافتة التي تُولّدها خلايا الدماغ. تُوصَل الأقطاب الكهربائية بأسلاك بجهاز يعرض نشاط الدماغ مثل أنماط تشبه الموجات».
وتابع: «قد تكون عملية مراقبة تخطيط كهربية الدماغ التقليدية مُرهقة ومعقَّدة في بعض الأحيان، مما يصعّب عمليات المراقبة المستمرّة وطويلة الأمد».
شروط محدّدة
وللحصول على تسجيل جيد لنشاط الدماغ، ينبغي أن تتوافق الأقطاب الكهربائية مع فروة الرأس؛ فأيّ فجوات بين القطب والجلد أو الشعر الكثيف قد تُقلّل من جودة الإشارة المُسجلة. وينبغي على الباحثين والأطباء وضع الجِلّ على فروة الرأس للحفاظ على اتصال جيد بين الأقطاب الكهربائية والجلد، بالإضافة إلى جودة الإشارة. ومع ذلك، قد يُسبّب الجلّ تهيُّجاً للجلد لدى بعض الأشخاص.
إنها عملية تستغرق وقتاً طويلاً، ويجب تكرارها عند جفاف الجلّ، خصوصاً لمَن يحتاج إلى مراقبة مستمرة أو على مدار جلسات متعدّدة. وهو ما علق عليه تشو: «سيؤدي هذا إلى تغيير المقاومة – أو السطح البيني – بين الأقطاب الكهربائية وفروة الرأس، وقد يؤثّر في إشارة الدماغ المسجلة».
ووفق نتائج الدراسة، فإنّ أقطاب تخطيط كهربية الدماغ التقليدية صلبة، ويمكنها التحرّك عند تحريك الرأس، حتى لو كان ذلك طفيفاً، مما قد يؤثّر في تجانُس البيانات.
ولمعالجة هذه القيود، صمَّم فريق البحث الجهاز الجديد الذي يُشبه خصلة شَعر الإنسان، ومصنوع من مادة هيدروجيل مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية البُعد.
ويستخدم الجهاز أيضاً حبراً حيوياً لاصقاً قابلاً للطباعة ثلاثية البُعد، يسمح للقطب الكهربي بالالتصاق مباشرة بفروة الرأس من دون الحاجة إلى أيّ مواد هلامية لزجة، أو أيّ تحضيرات جلدية أخرى. وهذا يقلّل الفجوة بين القطب الكهربي وفروة الرأس، مما يُحسّن جودة الإشارة.
وأظهرت النتائج أنّ أداء الجهاز الجديد يُضاهي أداء الأقطاب الكهربائية القياسية المُستَخدمة حالياً. وعلى عكس الأقطاب المعدنية التقليدية، تُحاكي الأقطاب الجديدة شَعر الإنسان، وهي غير ظاهرة على الرأس. ولأنّ الجهاز مطبوع بتقنية الطباعة ثلاثية البُعد، أوضح تشو أنه يُمكن طباعة القطب بألوان مختلفة لتتناسب مع لون شعر الشخص أيضاً.
وأضاف: «يشعر الأشخاص براحة أكبر عند ارتدائه، خصوصاً إذا كانوا بحاجة إلى مراقبة مستمرّة لفترة طويلة».
