L'électrode unique en forme de cheveu surpasse l'EEG traditionnel à 21 dérivations

Une seule électrode ressemblant à un cheveu est l'avenir de la surveillance cérébrale pour des choses comme les crises d'épilepsie

Des chercheurs ont développé une électrode imprimable en 3D qui ressemble à un seul cheveu humain et qui mesure l'activité cérébrale de manière plus fiable que la méthode actuelle utilisée pour diagnostiquer des maladies comme l'épilepsie et les troubles du sommeil.

Lorsqu'on imagine quelqu'un passer un électroencéphalogramme (EEG) pour diagnostiquer une maladie comme l'épilepsie, par exemple, on l'imagine probablement avec la tête couverte d'électrodes. En effet, l'EEG standard en utilise généralement 21, fixées sur le cuir chevelu à des endroits stratégiques pour capter l'activité de différentes régions cérébrales.

Cependant, une équipe de chercheurs de l'Université d'État de Pennsylvanie (Penn State) a inauguré l'avenir de l'EEG, en développant une électrode unique qui ressemble à une mèche de cheveux et qui est plus fiable que la version standard à plusieurs électrodes.

« Cette électrode permet une surveillance plus cohérente et plus fiable des signaux EEG et peut être portée sans être visible, ce qui améliore à la fois la fonctionnalité et le confort du patient », a déclaré Tao Zhou , professeur de sciences de l'ingénieur et de mécanique à Penn State et co-auteur correspondant de l'étude.

Les EEG standard utilisent généralement environ 20 électrodes fixées avec un gel conducteur

Utilisé pour enregistrer l'activité électrique cérébrale, l'EEG est essentiel au diagnostic et au suivi des affections neurologiques telles que l'épilepsie, les crises d'épilepsie, les troubles du sommeil et les lésions cérébrales. La rigidité des électrodes utilisées dans les EEG actuels signifie que même un léger mouvement introduit du bruit et des artéfacts dans l'enregistrement et limite la liberté de mouvement des patients.

On utilise généralement des « électrodes humides », qui nécessitent l'application d'un gel conducteur pour maintenir un contact correct avec le cuir chevelu. Cette approche est salissante (comme du gel dans les cheveux), et comme le gel a tendance à sécher avec le temps, il doit être réappliqué pour maintenir la qualité du signal.

« Cela modifie l'impédance – ou l'interface – entre les électrodes et le cuir chevelu, ce qui peut affecter le signal cérébral enregistré », a expliqué Tao Zhou. « De plus, nous n'appliquons pas toujours les électrodes exactement au même endroit, car nous sommes humains. Mais si vous modifiez la position, même légèrement, les signaux cérébraux enregistrés peuvent être différents. »

Conscients de ces inconvénients, les chercheurs de Penn State ont développé leur dispositif « stick-and-play » sans gel pour la surveillance EEG. Conçu pour être porté en continu pendant de longues périodes, il ne gêne pas les activités habituelles du porteur et n'attire pas l'attention. À cette fin, l'électrode est imprimée en 3D à l'aide d'un hydrogel polymère d'une largeur de 300 µm.

Elle ressemble à un cheveu. (D'ailleurs, elle peut être imprimée avec différents colorants biocompatibles pour s'adapter à la couleur des cheveux du porteur.) L'électrode est fixée au cuir chevelu à l'aide d'un bioadhésif imprimable en 3D dont la résistance, lors des tests, s'est avérée presque deux fois supérieure à celle du gel EEG commercial. Il est resté en place après la douche et la transpiration due à l'exercice, mais n'a pas endommagé la peau une fois retiré.

Les chercheurs ont testé l'adhérence et les performances électriques à long terme du dispositif et les ont comparées à l'EEG standard actuel à l'aide de plusieurs électrodes. Même pendant que les sujets effectuaient leurs activités habituelles, l'électrode est restée solidement fixée au cuir chevelu pendant 24 heures. L'impédance est restée stable, sans augmentation notable après 12 ou 24 heures, ce qui signifie que la qualité du signal d'activité cérébrale n'a pas changé. Le dispositif, semblable à un cheveu, a maintenu un meilleur contact avec la peau que l'approche classique basée sur le gel et a éliminé les artéfacts de mouvement.

L'électrode ressemblant à un cheveu (à gauche) comparée à un vrai cheveu humain (à droite)

« Vous n’avez pas à vous inquiéter si la position de l’électrode a changé ou si l’impédance a changé car les électrodes n’ont pas bougé », précise Tao Zhou.

Actuellement, l'appareil EEG, semblable à un cheveu, est filaire ; les patients doivent donc être connectés à une machine pendant l'enregistrement de leur activité cérébrale. Cependant, les chercheurs espèrent développer une version sans fil et entrevoient de nombreuses applications pour cet appareil.

« Cette technologie est prometteuse pour les produits de santé et de bien-être grand public, permettant le développement d'appareils portables avancés capables de surveiller discrètement la santé mentale , le niveau de stress et les fonctions cognitives », ont-ils déclaré. « Elle pourrait également être intégrée aux systèmes d'interface cerveau-machine (ICO), améliorant ainsi leur ergonomie et leur confort, élargissant ainsi leurs applications à des domaines tels que les technologies d'assistance pour les personnes handicapées, les expériences de réalité virtuelle (RV), et même l'amélioration de l'interaction homme-machine dans les tâches quotidiennes. »

https://www.nature.com/articles/s44385-025-00009-x

https://www.psu.edu/news/research/story/future-brain-activity-monitoring-may-look-strand-hair