Saç telinden bile ince elektrot

ABD’den Penn State Üniversitesi araştırmacıları, beynin elektriksel faaliyetlerini uzun süre boyunca invaziv olmayan bir şekilde izleyebilen ultra ince bir cihaz geliştirdi. Bu hafif ve esnek elektrot, doğrudan saçlı deriye tutunarak, beynin sinyallerini sabit ve yüksek kalitede kaydedebiliyor. Cihazın metal elektrotlar, kablo ağı ve yapışkan jellerden oluşan geleneksel EEG’lerin yerine geçmesi hedefleniyor. 

Elektroensefalografi yani EEG, beyin dalgaları aktivitesinin elektriksel yöntemle izlenmesini ölçüyor. EEG, epilepsi ve beyin hasarları gibi nörolojik durumların teşhis ve değerlendirilmesinde kritik rol oynuyor. Bazen doktorlar, nöbetleri, uyku bozukluklarını veya beyin damarlarındaki sorunları değerlendirmek için beyin dalgalarını izliyor. 

Ancak geleneksel EEG’lerin karmaşık yapısı uzun süreli ve kesintisiz izlemeyi zorlaştırıyor. Çünkü beyin aktivitelerinin net şekilde kaydedilmesi için elektrotların kafa derisine tam olarak temas etmesi gerekiyor. Elektrot ile deri arasında ya da yoğun saç arasında boşluk olması sinyal kalitesini düşürüyor. Doktorlar, elektrot ile deri arasında iyi bir yüzey teması sağlamak için jel uygulamak zorunda kalıyor. Ama bu jeller bazı kişilerde cilt tahrişine neden olabiliyor.

Üstelik, bu jeller kurudukça yeniden uygulanmaları gerekiyor ki bu da zaman alan ve tekrarlanan bir süreç. Ayrıca her uygulamada kullanılan jel miktarının değişmesi sonuçları tutarsızlaştırabiliyor. Bu durum elektrot ile kafa derisi arasındaki direnç (empedans) düzeyini değiştiriyor ve dolayısıyla kayıt edilen beyin sinyalini de etkileyebiliyor. Ayrıca elektrotlar her seferinde aynı yere yerleştirilemiyor. Pozisyondaki küçük bir değişim bile, izlenen beyin sinyallerinde farklılık gösterebiliyor. Bunun dışında, geleneksel elektrotlar sert yapıda olduğu için hasta kafasını çok az bile oynatsa kayabiliyor ve bu da verilerin tutarlılığını bozabiliyor.

Bu sorunları çözmek isteyen araştırma ekibi, 3 boyutlu baskıyla üretilmiş, hidrojel malzemeden yapılmış ve saç teline benzeyen küçük bir izleme cihazı geliştirdi. Elektrot, saç telini andıran ince bir kablonun ucundaki küçük bir nokta şeklinde; kafa derisine tutunuyor ve beyin sinyallerini algılıyor. Bu kablonun diğer ucu izleme sistemine bağlanıyor.

Ayrıca cihazda kullanılan 3 boyutlu baskıya uygun biyo-yapışkan bir mürekkep sayesinde elektrot doğrudan kafa derisine herhangi bir jel ya da özel hazırlık gerektirmeden yapışabiliyor. Bu, elektrot ile deri arasındaki boşluğu en aza indirerek sinyal kalitesini artırıyor. Cihazın hafif, esnek ve gerilebilir olması sayesinde saç taramak veya şapka takmak gibi günlük aktivitelerde bile yerinden oynamıyor ve uzun süre rahatlıkla kullanılabiliyor. Bu özellikleri sayesinde uzun dönemli izleme için oldukça uygun.

EEG ile aynı performansa sahip 

Testlerde, saç telinden ince elektrotlar 24 saatten fazla sürekli kullanımda bile sabit performans gösterdi. Üstelik EEG’de standart olarak kullanılan altın elektrotlarla da benzer performans sergiledi. Geleneksel sistemlerde olduğu gibi elektrotların çıkarılıp yeniden takılması gerekmediği için verilerin tutarlılığı da korunmuş oluyor.

Geleneksel metal elektrotların aksine, bu yeni elektrotlar insan saçı gibi görünüyor ve başta fark edilmiyor. Araştırmaya göre, cihaz üç boyutlu yazıcı ile üretildiğinden, kişinin saç rengine uyum sağlayacak şekilde farklı renklerde üretilebiliyor. 

Şimdilik EEG sistemi hala kablolu; yani beyin aktivitesi kaydedilirken hastaların bir cihaza bağlı kalmaları gerekiyor. Ancak araştırmacılar gelecekte bu sistemi kablosuz hale getirerek, kullanıcıların daha özgürce hareket etmelerini sağlamayı hedefliyor. Araştırmacılara göre, bu teknoloji, sadece klinik sağlık hizmetlerinde değil, aynı zamanda bireysel sağlık ve wellness ürünlerinde de kullanılabilecek potansiyele sahip.

Bulgular, 18 Mart 2025’te npj Biomedical Innovations adlı dergide yayımlandı.

Kaynak: npj Biomedical Innovations