Indossare una fascia elettronica specializzata e controllare un robot usando la mente: una recente ricerca pubblicata su ACS Applied Nano Materials ha fatto un passo avanti verso la realizzazione di questa idea. Progettando una struttura speciale, modellata in 3D, che non si basa su gel conduttivi appiccicosi, il team ha creato sensori “asciutti” in grado di misurare l’attività elettrica del cervello, anche in mezzo ai capelli e alle protuberanze e curve della testa.
I medici monitorano i segnali elettrici del cervello con l’elettroencefalografia (EEG), in cui elettrodi specializzati vengono impiantati o posizionati sulla superficie della testa. L’EEG aiuta a diagnosticare i disturbi neurologici, ma può anche essere incorporato nelle “interfacce cervello-macchina”, che utilizzano le onde cerebrali per controllare un dispositivo esterno, come un arto protesico, un robot o persino un videogioco. La maggior parte delle versioni non invasive prevede l’uso di sensori “bagnati”, che vengono applicati sulla testa con un gel gelatinoso che può irritare il cuoio capelluto e talvolta scatenare reazioni allergiche. In alternativa, i ricercatori hanno sviluppato sensori “asciutti” che non richiedono l’uso di gel, ma finora nessuno di essi ha funzionato bene. Anche se i nanomateriali come il grafene potrebbero essere un’opzione adatta, la loro natura piatta e tipicamente a scaglie li rende incompatibili con le curve irregolari della testa umana, soprattutto per lunghi periodi. Francesca Iacopi e colleghi hanno quindi voluto creare un sensore tridimensionale basato sul grafene policristallino che potesse monitorare con precisione l’attività cerebrale senza essere appiccicoso.
Il team ha creato diverse strutture 3D rivestite di grafene con forme e modelli diversi, ciascuno con uno spessore di circa 10 µm. Tra le forme testate, il modello esagonale è quello che ha funzionato meglio sulla superficie curva e capelluta della regione occipitale, il punto alla base della testa dove si trova la corteccia visiva del cervello. Il team ha incorporato otto di questi sensori in una fascia elastica, che li ha fissati alla nuca. Abbinati a una cuffia per la realtà aumentata che visualizzava segnali visivi, gli elettrodi erano in grado di rilevare quale spunto veniva visualizzato e di lavorare con un computer per interpretare i segnali in comandi che controllavano il movimento di un robot a quattro zampe, completamente a mani libere. Anche se i nuovi elettrodi non hanno funzionato bene come i sensori applicati con gel, i ricercatori affermano che questo lavoro rappresenta un primo passo verso lo sviluppo di sensori asciutti robusti e facilmente implementabili per contribuire a espandere le applicazioni delle interfacce cervello-macchina.
