Cientistas criam um elétrodo tão fino como um fio de cabelo para monitorizar e estudar o cérebro
Um novo elétrodo semelhante a um fio de cabelo torna a monitorização por eletroencefalografia (EEG) de alta qualidade e a longo prazo menos incómoda e discreta.
Em vez dos elétrodos metálicos tradicionais, de uma rede de fios e de adesivos pegajosos, uma equipa de investigadores da Penn State criou um dispositivo semelhante a um fio de cabelo para a monitorização a longo prazo e não invasiva da atividade elétrica do cérebro. O elétrodo leve e flexível liga-se diretamente ao couro cabeludo e fornece registos estáveis e de alta qualidade dos sinais cerebrais.
O EEG é fundamental para diagnosticar e avaliar doenças neurológicas como a epilepsia e lesões cerebrais. Em alguns casos, os médicos precisam de monitorizar as ondas cerebrais durante períodos mais longos, por exemplo, para avaliar convulsões, perturbações do sono e doenças que afetam os vasos sanguíneos e o fluxo sanguíneo no cérebro.
O novo elétrodo promete ser uma revolução
Os investigadores descreveram os novos elétrodos, que demonstraram manter um desempenho estável durante mais de 24 horas de utilização contínua, num estudo publicado na revista npc biomedical innovations.
De acordo com os investigadores, esta tecnologia é promissora para utilização em produtos de saúde e bem-estar para o consumidor, para além da aplicação em cuidados de saúde clínicos.
Tao Zhou, professor de ciências da engenharia e mecânica da Wormley Family Early Career e autor do estudo.
A monitorização EEG é um método amplamente utilizado para medir a atividade elétrica do cérebro, explicou Zhou. Pequenos elétrodos metálicos são colocados no couro cabeludo e captam os fracos impulsos elétricos gerados pelas células do cérebro. Os elétrodos são ligados a fios que, por sua vez, são ligados a uma máquina que mostra a atividade do cérebro sob a forma de padrões que se assemelham a ondas.
No entanto, o processo tradicional de monitorização do EEG pode ser complicado e, por vezes, confuso. As suas limitações tornam-no difícil de utilizar para uma monitorização contínua e a longo prazo.
Como funcionam os elétrodos convencionais?
Para obter um bom registo da atividade cerebral, os elétrodos têm de se adaptar ao couro cabeludo. Quaisquer espaços entre o elétrodo e a pele ou cabelos densos podem diminuir a qualidade do sinal registado. Os investigadores e os clínicos têm de aplicar géis no couro cabeludo para manter um bom contacto superfície-superfície entre os elétrodos e a pele e a qualidade do sinal.
No entanto, para algumas pessoas, os géis podem causar irritação na pele.
É um processo moroso que tem de ser repetido quando os géis secam, especialmente se alguém precisar de ser monitorizado continuamente ou ao longo de várias sessões. O processo de aplicação e reaplicação também é impreciso e pode resultar em diferentes quantidades de gel utilizadas nos elétrodos.
Tao Zhou.
Os elétrodos EEG convencionais também são rígidos e podem deslocar-se quando alguém move a cabeça, mesmo que ligeiramente, o que pode comprometer a uniformidade dos dados. Para resolver estas limitações, a equipa de investigação concebeu um pequeno dispositivo de monitorização que se assemelha a um fio de cabelo e é feito de material de hidrogel impresso em 3D.
Um fio de cabelo revolucionador
Uma das extremidades é o elétrodo. Tem o aspeto de um pequeno ponto (mostrado na imagem abaixo) e capta os sinais elétricos do cérebro a partir do couro cabeludo. Há um componente longo e fino, semelhante a um fio, que se estende do elétrodo e que se liga ao sistema de monitorização.
O dispositivo também utiliza uma tinta bioadesiva imprimível em 3D que permite que o elétrodo se cole diretamente ao couro cabeludo sem necessidade de géis viscosos ou outra preparação da pele. Isto minimiza o espaço entre o elétrodo e o couro cabeludo, melhorando a qualidade do sinal.
A natureza leve, flexível e extensível do dispositivo também significa que este se mantém fixo - mesmo quando se penteia o cabelo e se coloca e retira um boné de basebol - e pode ser usado durante períodos de tempo mais longos, tornando-o adequado para monitorização crónica.
A equipa descobriu que o novo dispositivo tinha um desempenho comparável ao dos elétrodos de ouro, os elétrodos padrão atualmente utilizados para EEG. No entanto, o elétrodo semelhante a um cabelo manteve um melhor contacto entre o elétrodo e a pele e teve um desempenho fiável durante mais de 24 horas de uso contínuo sem qualquer degradação da qualidade do sinal.
Como os elétrodos não têm de ser removidos e substituídos como os sistemas de monitorização EEG tradicionais, eliminam o risco de dados inconsistentes, mesmo em diferentes sessões de monitorização.
Ao contrário dos elétrodos metálicos tradicionais, os novos elétrodos imitam o cabelo humano e são discretos na cabeça. Uma vez que o dispositivo é impresso em 3D, Zhou explicou que também podem imprimir o elétrodo em cores diferentes para combinar com o cabelo de uma pessoa.
Atualmente, o EEG ainda é feito com fios; os doentes têm de estar ligados a uma máquina enquanto a sua atividade cerebral é registada. No futuro, os investigadores esperam tornar o sistema sem fios para que as pessoas se possam movimentar mais livremente durante as sessões de registo.
Referência da notícia
Salahuddin Ahmed, Marzia Momin, Jiashu Ren, Hyunjin Lee, Basma AlMahmood, Li-Pang Huang, Archana Pandiyan, Loganathan Veeramuthu, Chi-Ching Kuo & Tao Zhou. Stick-and-play bioadhesive hairlike electrodes for chronic EEG recording on human. npj Biomedical Innovations (2025).