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Neuroscienze

Dispositivi EEG in-ear: una nuova realtà alla portata di tutti

Scritto da Francesca Albano
Molto presto i dispositivi cerebrali indossabili potrebbero entrare a far parte della nostra vita quotidiana, grazie a nuovi sensori EEG che si adattano perfettamente all’interno del nostro orecchio. L’affidabilità è il punto chiave della ricerca scientifica, soprattutto nel campo neuro-ingegneristico, come dimostrano due gruppi di ricerca che stanno facendo enormi progressi sull’affidabilità dell’interpretazione dei dati cerebrali grazie a dispositivi finemente studiati.

 

Al giorno d’oggi, aziende del settore neuro-ingegneristico si servono di sensori per prelevare il segnale EEG correlato all’attività cerebrale dell’individuo. Normalmente, questi dispositivi utilizzano elettrodi EEG che vengono apposti sul cuoio capelluto, dove vengono rilevati i pattern di attività elettrica generata quando milioni di cellule cerebrali agiscono di concreto.

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Dispositivo EEG ottimizzato, indirizzando l’elettrodo nell’orecchio

I diversi tipi di onde cerebrali sono stati associati a differenti stati mentali, come il rilassarsi o altre azioni; spesso tali sistemi di elettrodi apposti sul cuoio capelluto possono essere un po’ troppo evidenti e “poco eleganti”.

All’Università di Berkeley, nel laboratorio di John Chuang, gli ingegneri hanno modificato una cuffia EEG immessa sul mercato dalla società NeuroSky, situata nella Silicon Valley, trasformandola in un auricolare EEG spostando l’elettrodo posto sulla parte frontale esterna della cuffia, fino a farlo arrivare direttamente nel canale uditivo.

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John Chuang

Il team ha deciso di lavorare con l’auricolare EEG di tipo consumer più economico disponibile sul mercato, così da vedere quello che potrebbero realizzare con una messa a punto impegnativa – scrive Chuang

 

 

L’obiettivo finale del gruppo è quello di utilizzare un sensore in-ear EEG per inviare “comandi mentali” che potrebbero controllare un computer, un drone oppure un qualsiasi altro dispositivo elettronico. Dall’osservazione del segnale EEG si possono distinguere diverse onde, tra cui le onde Alfa, con frequenze comprese tra gli 8 e i 13 Hz, presenti se l’utente è a riposo con gli occhi chiusi, e le onde Beta, da 13 a 30 Hz, associate alle normali attività di veglia, quando l’utente è concentrato sugli stimoli esterni. Tuttavia, per poter utilizzare l’EEG in un’interfaccia cervello-macchina, i ricercatori calibrano i loro sistemi in base a “gesti mentali” che esegue l’utente, così da poter individuare le onde EEG esatte.

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John Chuang con il dispositivo EEG in-ear

I membri del team di Chuang hanno provato cinque diversi “gesti mentali”: hanno cantato una canzone nella loro testa, hanno immaginato un volto, hanno pensato ad un cubo rotante, hanno ascoltato un suono e hanno respirato profondamente ad occhi chiusi.

Per ogni persona hanno poi selezionato i due gesti con onde EEG più chiare. Tali acquisizioni potrebbero quindi essere usate per creare un sistema di controllo binario per un qualsiasi dispositivo elettronico. Ad esempio, un utente potrebbe immaginare un cubo rotante per poter guidare una macchina telecomandata e farla andare avanti e, alla stessa maniera, per farla fermare potrebbe immaginare un volto.




Il mese scorso la squadra di Chuang ha presentato la ricerca in occasione della conferenza IEEE Body Sensor Network.

Personalmente, mi è scomodo parlare ai dispositivi agitando le mani in aria. Il sistema EEG in-ear potrebbe fornire un modo naturale e discreto di comunicare con i nostri computer – Chuang

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Sensore EEG in-ear che blocca il rumore, di Danilo Mandic

Ad intraprendere la strada di Chuang c’è anche il laboratorio di Danilo Mandic all’Imperial College di Londra, dove un gruppo di ricercatori ha iniziato a lavorare su di un dispositivo EEG in-ear.

La loro ultima versione utilizza un semplice auricolare in materiale spugnoso, chiamato schiuma di memoria, che funziona come un tappo che blocca il rumore. Tali tappi, conformi ovviamente alla forma dell’orecchio dell’utente, hanno un ottimo contatto con la pelle all’interno del canale uditivo. Collegando due elettrodi in un tessuto morbido argentato ai lati di un tappo auricolare, riescono ad ottenere un segnale EEG di alta qualità. Mandic afferma che il suo team sta aprendo la strada ad un sistema EEG realmente indossabile.

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Il dispositivo EEG in-ear apre nuove strade al monitoraggio 24 ore su 24 dello stato del corpo e della mente – Mandic

Mandic immagina tra le possibilità di questo dispositivo, l’utilizzo per monitorare malattie croniche, il corretto monitoraggio del sonno oppure per tenere sotto controllo lo stato mentale di personale militare e l’idoneità al servizio.

 

Al di fuori di università e centri di ricerca, una campagna Kickstarter ha raccolto più di 150mila dollari per un dispositivo EEG in-ear che richiede una scansione 3D del canale uditivo dell’utente così da produrre un auricolare personalizzato. Sarà interessante vedere chi altri riuscirà a fare passi in avanti in questo meraviglioso campo.

Approfondimenti:
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Informazioni autore

Francesca Albano

Autrice, redattrice e responsabile del progetto.
Nasco come autrice, per poi occuparmi della redazione di articoli di altri autori e collaboratori esterni. Gestisco il team e sono in continua crescita e formazione professionale. Mi occupo anche di gestione dei Social Media e di collaborazioni esterne con altri portali biomedicali e aziende del settore.
Studio Ingegneria Biomedica presso il Politecnico di Torino e nutro una forte passione per la tecnologia e l’informatica non solo in campo medico! Credo fermamente nella divulgazione scientifica.

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