Arriva il cerotto smart: si mette sulla fronte durante il sonno e rivela cosa accade nel cervello. Un nuovo dispositivo indossabile potrebbe aprire la strada allo studio del cervello durante il sonno direttamente nelle abitazioni, senza ricorrere a esami invasivi o a laboratori specializzati.
Il sistema, descritto in uno studio pubblicato sulla rivista Science Advances, consiste in un cerotto flessibile e privo di fili applicato sulla fronte, capace di registrare il ciclo sonno-veglia e di monitorare le variazioni del contenuto di acqua nel cervello mentre una persona dorme. Il dispositivo, definito come un cerotto smart sulla fronte, potrebbe offrire nuove informazioni sull’attività del sistema glinfatico, la rete che utilizza il liquido cerebrospinale per eliminare le tossine accumulate dal cervello durante la giornata.
Secondo i ricercatori, seguire questo processo direttamente a casa potrebbe contribuire a comprendere meglio perché una scarsa qualità del sonno sia associata a patologie neurologiche come l’Alzheimer. Il rapporto tra riposo notturno e depurazione cerebrale rappresenta oggi uno dei principali temi di ricerca nel campo delle neuroscienze.
Lo studio
Lo studio è stato condotto da un gruppo di ricercatori del Georgia Institute of Technology, della Cornell University e dell’ospedale universitario di Bundang della Seoul National University. Dalla Corea del Sud è stato spiegato che sono già in corso valutazioni su persone affette da disturbi del sonno, tra cui apnea ostruttiva e insonnia.
Il sistema glinfatico sfrutta il liquido cerebrospinale, che circonda e protegge il cervello, per eliminare le scorie metaboliche accumulate durante il giorno. Questo meccanismo si svolge soprattutto durante il sonno profondo e il suo cattivo funzionamento è stato collegato a gravi malattie neurologiche.
Gli strumenti oggi disponibili presentano limiti importanti: la microscopia a due fotoni è invasiva, la risonanza magnetica è costosa e poco compatibile con il sonno naturale, mentre la polisonnografia viene normalmente eseguita solo in ospedale. Per questo motivo è stata sviluppata un’alternativa portatile basata sulla spettroscopia nel vicino infrarosso, tecnologia che utilizza luce invisibile per rilevare i cambiamenti nei tessuti.
Il funzionamento
Il dispositivo è formato da uno strato adesivo, un circuito stampato flessibile con LED e sensore ottico e una protezione in silicone. I LED operano a diverse lunghezze d’onda e il rilevatore misura emoglobina ossigenata, deossigenata e frazione di acqua. Il funzionamento avviene tramite Bluetooth e la batteria garantisce circa cinque ore e mezza di autonomia.
I segnali dell’elettroencefalogramma e dell’elettrooculogramma sono stati elaborati con un modello di apprendimento automatico che ha classificato le fasi del sonno con un’accuratezza compresa tra l’80 e il 90%. La sperimentazione ha coinvolto quattro partecipanti per sedici notti nelle rispettive abitazioni.
I risultati hanno evidenziato un aumento dell’acqua cerebrale durante il sonno NREM e una diminuzione nella fase REM, con variazioni sincronizzate alle transizioni del sonno. Gli autori hanno concluso che il dispositivo è in grado di rilevare efficacemente le dinamiche dell’acqua cerebrale in condizioni naturali.
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