Учёные из Техасского университета в Остине (University of Texas at Austin) разработали недорогую персонализированную электронную татуировку для лица, которая отслеживает активность мозга и предупреждает о переутомлении. Устройство может не только зафиксировать перегрузку, но и спрогнозировать её заранее, и может применяться у людей, чья профессия требует высокой концентрации, например, у диспетчеров, врачей, пилотов, водителей, военных и спасателей.

Источник изображений: Device/Huh et al. (2025), newatlas.com

Татуировка-сенсор представляет собой гибкий и тонкий беспроводной электрод, который временно наносится на лицо. Устройство считывает сигналы мозга (ЭЭГ) и движения глаз (ЭОГ), анализируя уровень умственной нагрузки. В отличие от традиционных ЭЭГ-устройств с разными массивными шапочками и проводами, электронную татуировку адаптируют под индивидуальные особенности лица, обеспечивая тем самым точные измерения. Как пишет New Atlas, технология может кардинально изменить подход к охране труда и профилактике «выгораний».

В ходе испытаний шесть участников выполняли сложный когнитивный тест (dual N-back), требующий запоминания последовательностей, а датчики анализировали мозговые волны людей: дельта-, тета-, альфа-, бета- и гамма-ритмы. Оказалось, что при увеличении умственной нагрузки растёт активность дельта- и тета-волн, что говорит о некотором напряжении, а снижение альфа-, бета- и гамма-ритмов уже указывает на усталость. Далее, благодаря алгоритмам машинного обучения, система смогла не только зафиксировать текущее состояние, но и предсказала, когда мозг достигнет нежелательного предела.

Интересно, что устройство намного дешевле традиционных ЭЭГ-аппаратов, которые стоят десятки тысяч долларов. Одна такая татуировка обойдётся менее чем в $20, а комплект с чипами и аккумулятором около $200. «Низкая стоимость делает технологию доступной, — отмечает соавтор исследования Луис Сентис (Luis Sentis). — И я мечтаю, чтобы такие датчики можно было использовать дома».

Учёные также работают над тем, чтобы адаптировать электронный татуаж не только для лица, но и для головы, так как это позволит, по мнению авторов разработки, улучшить точность мониторинга. В будущем технология может изменить подход к охране труда, ведь сейчас ментальное состояние сотрудников важных отраслей почти не отслеживается. Исследование опубликовано в научном журнале Device.

Исследователи из Техасского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали экспериментальный метод 3D-печати «татуировок» на голове из проводящих полимеров. Эти «татуировки» работают как традиционные электроэнцефалографические (ЭЭГ) электроды, которые применяются для интерфейсов мозг-компьютер (BCI) и обеспечивают управление роботизированными конечностями, компьютерами, а также объектами в среде виртуальной реальности.

Источник изображений: Cell Biomaterials

Мозг постоянно генерирует электрические сигналы, которые меняются в зависимости от разных мыслей и движений. Инвазивные (имплантируемые) интерфейсы BCI позволяют точно считывать сигналы мозга. Однако такой подход к реализации интерфейсов мозг-компьютер создают возможность заражения или отторжения имплантата, да и в целом не слишком безопасен. Печатать электроды на коже головы куда проще.

Электроды, размещённые на коже головы по одному или с помощью ЭЭГ-колпачков, также могут считывать сигналы мозга, пусть и не с такой точностью, как имплантаты. Последующая обработка полученных сигналов с помощью алгоритмов искусственного интеллекта позволяет улучшить точность считывание сигналов мозга, но без дополнительного обширного изучения этого направления, напечатанные ЭЭГ-электроды по точности будут сопоставимы с традиционной энцефалографией.

Разработанные исследователями из Техасского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе электроды выполнены из проводящего полимера PEDOT:PSS, который наносится на голову в виде жидкости с помощью микроструйного 3D-принтера. «Чернила» просачиваются через волосы к коже головы, так что брить голову не придётся. После полимер можно просто смыть. Учёные отмечают, что PEDOT:PSS остаётся эластичным после застывания, так что его также можно использовать как для создания растягивающейся электроники, так и для растягивающихся дисплеев.

Процесс создания электродов начинается со сканирования головы пациента. После этого на компьютере подбирается необходимый дизайн ЭЭГ-электродов. Для печати десяти ЭЭГ-электродов требуется всего десять минут, а также пять минут для последующей калибровки. Это значительно меньше, чем обычно занимает процесс установки традиционных ЭЭГ-электродов. Кроме того, 3D-напечатанные электроды исключают необходимость в использовании специального влажного состава для лучшего контакта электрода с кожей. Обычно это вещество быстро высыхает, делая процесс традиционной энцефалографии неэффективным. Тесты на добровольцах показали потрясающие результаты. В то время как обычные электроды перестают быть эффективными через 6 часов, электронные «тату» продолжают считывать сигналы мозга в течение 24 часов и даже дольше.

О своём экспериментальном методе 3D-печати «татуировок» на голове из проводящих полимеров исследователи поделились в статье журнала Cell Biomaterials.