سماعات الأذن لتخطيط كهربية الدماغ 👀🔻

أدى الانتشار الكبير للأجهزة القابلة للارتداء إلى استخدامها في جمع البيانات الحيوية الضخمة اللازمة لإجراء الأبحاث الطبية الحديثة التي ستغني مجالات التطبيب عن بعد (Tele-medicine) والمراقبة عن بعد (Tele-monitoring).

من أبرز تطبيقات الأجهزة القابلة للارتداء هو ابتكار باحثو جامعة كاليفورنيا لسماعات أذن تستطيع كشف علامات النعاس في الدماغ.تكتشف هذه النماذج الأولية من سماعات الأذن الموجات الدماغية بنفس الطريقة التي يتم بها استخدام مخطط كهربية الدماغ (EEG)، وهو اختبار يتم استخدامه من قبل الأطباء لقياس النشاط الكهربائي في الدماغ.

في حين أن معظم أجهزة تخطيط كهربية الدماغ تكتشف الموجات الدماغية باستخدام سلسلة من الأقطاب الكهربائية التي يتم وضعها على فروة الرأس، فإن سماعات الأذن تستخدم أقطاب كهربائية مدمجة مصممة للاتصال بقناة الأذن.

بالنسبة للإشارات الكهربائية التي يتم تحديدها بواسطة سماعات الأذن فهي أصغر من تلك التي يتم التقاطها بواسطة تخطيط كهربية الدماغ التقليدي.ومع ذلك، أظهرت نتائج دراسة جديدة أن منصة تخطيط كهربية الدماغ للأذن حساسة بما يكفي لكشف موجات ألفا، التي تعبر عن نشاط الدماغ المتزايد عندما تغلق عينيك أو تبدأ في النوم.

🔻الدافع وراء الابتكار:”لقد ألهمتني هذه الفكرة عندما اشتريت أول زوج من سماعات AirPods من Apple في عام 2017، فكرت على الفور وقلت يا لها من منصة مذهلة للتسجيل العصبي” هذه كانت كلمات ريكي مولر، الأستاذ المشارك في الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في جامعة كاليفورنيا، والمؤلف الرئيسي للدراسة..

🔻الدقة في التصميم: يعد تصنيف النعاس من أهم المؤشرات التي يمكن الاعتماد عليها لتصنيف النوم وحتى تشخيص اضطرابات النوم.واجه الباحثون مجموعة متنوعة من العقبات التي اعترضت طريقهم عند استخدام سماعات الأذن كقطب كهربائي للدماغ، من أجل الحصول على تخطيط كهربية الدماغ دقيق، كان لا بد من أن يكون الأقطاب الكهربائية على اتصال جيد بالجلد. ومع ذلك، فمن الأصعب بكثير تصميم سماعة أذن مريحة تناسب شريحة واسعة من أحجام وأشكال الأذن.عندما بدأ فريق مولر العمل على المشروع، كانت المجموعات الأخرى التي تعمل على تطوير منصات تخطيط كهربية الأذن إما تستخدم هلام الأقطاب الكهربائية الرطبة لضمان وجود ختم جيد بين سماعة الأذن وقناة الأذن، أو تقوم بإنشاء سماعات أذن ذات قوالب مصممة خصيصاً لكل مستخدم على حدى.

لقد أرادوا تصميم نموذج جاف يمكن لأي شخص وضعه في أذنيه والحصول على قراءات موثوقة، سهل التصنيع، ويكون قابلاً لإعادة الاستخدام.قاد رايان كافيه، المؤلف المشارك الأول الدراسة بالاشتراك مع طالبة الدراسات العليا كارولين شويندمان، متعاوناً مع مختبر آنا أرياس في جامعة كاليفورنيا لتصميم سماعة الأذن النهائية بثلاثة أحجام: صغير ومتوسط ​​وكبير.تتضمن سماعة الأذن أقطاباً كهربائية متعددة بتصميم معلق يطبق ضغطاً خارجياً طفيفاً على قناة الأذن ويستخدم إلكترونيات مرنة لضمان ملاءمة مريحة، حيث تتم قراءة الإشارات من خلال واجهة إلكترونية لاسلكية مخصصة ومنخفضة الطاقة.

🔻حان وقت التجربة: قام الباحثون في الدراسة الجديدة بتحسين تصميم سماعات الأذن ودمج التعلم الآلي لاستخدام في تطبيقات العالم الواقعي.تم إجراء التجربة على تسعة متطوعين يقومون بارتداء سماعات الأذن أثناء القيام بسلسلة من المهام الروتينية في غرفة مظلمة، طُلب من المتطوعين تقييم مستوى النعاس لديهم من وقت لآخر، وتم قياس أوقات استجابتهم.تم التوصل إلى دقة تصنيف لبداية النعاس بنفس مستوى الدقة مثل الأنظمة الأكثر تعقيداً وضخامة حتى عند جودة إشارة سيئة من سماعات الأذن.

يواصل مولر، الذي طور جهاز تخطيط كهربية الدماغ للأذن بتحسين تصميم الجهاز واستكشاف تطبيقات أخرى محتملة له لتسجيل إشارات خارج نطاق تخطيط كهربية الدماغ، مثل ضربات القلب وحركات العين وغيرها.وهكذا نجد أن حتى سماعات الأذن اللاسلكية التي نرتديها بالفعل طوال الوقت قادرة على أن يتم توظيفها بشكل أو بآخر في تحسين الرعاية الصحية لتخطيط كهربية الدماغ للأذن وهذا يجعل من نهج الأجهزة القابلة للارتداء نهجاً مقنعاً لا يتطلب أي شيء إضافي.

إعداد المهندسة: نجلاء محمد جولحه