Nooit meer ongelukken door mentale vermoeidheid: een elektronische tatoeage monitort je hersencapaciteit, zodat je je in gevaarlijke situaties niet verliest.

"Technologie ontwikkelt zich sneller dan de menselijke evolutie. Onze hersencapaciteit kan dat niet bijbenen en raakt gemakkelijk overbelast", zegt Nanshu Lu, onderzoeksleider en expert in bio-elektronica en draagbare apparaten aan de Universiteit van Texas in Austin. “Er bestaat een optimale mentale belasting voor adequate prestaties, die van persoon tot persoon verschilt”, zegt hij.

De auteurs geven aan dat mensen het beste presteren in wat zij de 'Goudlokje cognitieve zone' noemen (Goudlokje-principe), dat wil zeggen een evenwichtspunt waarbij de geest noch overbelast, noch ondergestimuleerd is. Als u binnen deze drempel blijft, presteert u optimaal.

Tegenwoordig wordt de mentale belasting doorgaans beoordeeld aan de hand van methoden als de Task Load Index van NASA, een lange, subjectieve enquête die deelnemers moeten invullen nadat ze een taak hebben uitgevoerd.

Zoals Nanshu Lu aan SINC uitlegt: "De e-tatoeage is een dun, huidachtig pleistertje dat op het voorhoofd wordt geplakt en elektrische signalen van de hersenen [EEG] en ogen [EOG] registreert. Het registreert patronen zoals veranderingen in hersengolven en knipperactiviteit die gepaard gaan met mentale inspanning."

Het is een ultradunne, flexibele pleister die op het voorhoofd wordt geplakt en elektrische signalen van de hersenen en ogen registreert. Ontdekt patronen die verband houden met mentale inspanning Nanshu Lu, studieleider (UT Austin)

De onderzoeker voegt toe dat "het, in tegenstelling tot conventionele systemen, gebruikmaakt van droge, elastische elektroden en een compact draadloos circuit, waardoor er geen gels, hoofdbanden of kabels nodig zijn."

De nieuwe elektronische tatoeage wordt voorgesteld als een alternatief voor het analyseren van de elektrische activiteit van de hersenen en oogbewegingen. In tegenstelling tot EEG-kapjes, die omvangrijk zijn met bungelende draden en dikke gel, is de e-tattoo draadloos en bestaat uit een lichtgewicht batterijpakket en flinterdunne, klevende sensoren.

Deze sensoren zijn voorzien van golvende lussen en spoelen, een ontwerp waardoor ze kunnen uitrekken en zich kunnen aanpassen aan de huid, voor meer comfort en een beter signaal.

"Het belangrijkste is niet alleen om goed te meten, maar om dat te doen met een hulpmiddel dat mensen gemakkelijk mee kunnen nemen", vertelt Lu aan SINC. Bij het ontwerpen van het apparaat hebben we ons gericht op de flexibiliteit, het lichte gewicht en de aanpasbaarheid ervan, zodat het op elk gezicht past.

Hij legt uit dat "technisch gezien het apparaat hoogwaardige, ruisarme signalen levert met een hoge bewegingsweerstand. Het werkt met een extreem laag stroomverbruik en vereist minimale gegevensoverdrachtssnelheden."

Bij het ontwerpen van het apparaat hebben we vooral gelet op de flexibiliteit, het lichte gewicht en de aanpasbaarheid, zodat het op elk gezicht past. Nanshu Lu, studieleider (UT Austin)

In de praktijk, vervolgt hij, “is het lichtgewicht, wegwerpbaar, gemakkelijk mee te nemen en compatibel met helmen of brillen – functies die bestaande EEG-opstellingen missen.”

Volgens Lu "zal e-tattoo nuttig zijn in risicovolle werkomgevingen, zoals de luchtvaart, chirurgie of lange afstanden in de auto, waar mentale stressmonitoring fouten kan voorkomen. Het heeft ook potentie in cognitief onderzoek en training."

De onderzoekers testten de tatoeage op zes deelnemers, die een geheugentest met toenemende moeilijkheidsgraad voltooiden. Naarmate de mentale belasting toenam, vertoonden de vrijwilligers meer activiteit in de theta- en delta-hersengolven, wat wijst op een grotere cognitieve belasting. De alfa- en bèta-activiteit nam echter af, wat wijst op mentale vermoeidheid.

De resultaten geven aan dat het apparaat kan detecteren wanneer de hersenen problemen ervaren. Maar het blijft daar niet bij: het kan ook mentale vermoeidheid voorspellen. De auteurs trainden een computermodel om de hersenbelasting te schatten aan de hand van de elektronische tatoeagesignalen en konden met succes onderscheid maken tussen verschillende niveaus van mentale inspanning.

“Dit is niet alleen een meetinstrument, maar ook een voorspellingsinstrument”, zegt Lu. "We willen graag waarschuwingen kunnen geven voordat de hersenen door overbelasting instorten. Dat is essentieel in sectoren waar concentratie essentieel is."

Hij benadrukt dat de technologie pas op grote schaal beschikbaar wordt als de prestaties ervan nog in de praktijk worden gevalideerd, met grotere populaties. “In de toekomst zal de integratie van edge computing in tatoeëren en het verstrekken van realtime informatie ook zeer waardevol zijn voor eindgebruikers.”

Een ander voordeel van het systeem is de prijs. Volgens de auteurs kan een traditioneel EEG-apparaat meer dan $ 15.000 (ongeveer € 13.800) kosten, terwijl de chips en het batterijpakket voor elektronische tatoeages $ 200 (€ 184) kosten en wegwerpsensoren ongeveer $ 20 (€ 18,40).

Eén van mijn wensen is om de elektronische tatoeage om te zetten in een product dat we thuis kunnen gebruiken. Luis Sentis, medeauteur van de studie (UT Austin)

"Het feit dat het goedkoop is, maakt het veel toegankelijker", zegt medeauteur Luis Sentis van de Universiteit van Austin. “Een van mijn dromen is om elektronische tatoeages om te zetten in een product dat we thuis kunnen gebruiken.”

Hoewel de elektronische tatoeage alleen op haarloze huid werkt, werken onderzoekers eraan om deze te combineren met op inkt gebaseerde sensoren die op haar werken. Dit maakt volledige hoofddekking en uitgebreider hersenonderzoek mogelijk. Omdat robots en nieuwe technologieën steeds vaker op de werkplek en thuis worden gebruikt, hoopt het team dat deze technologie het inzicht in de interactie tussen mens en machine zal verbeteren.

"We houden al lang de fysieke gezondheid van werknemers in de gaten, waarbij we blessures en spierverrekkingen in de gaten houden", zegt Sentis. "We hebben nu de mogelijkheid om mentale stress te monitoren, iets wat voorheen niet mogelijk was. Dit zou de manier waarop organisaties het algehele welzijn van hun personeel waarborgen, fundamenteel kunnen veranderen."

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op SINC Agency .