Un tatuaggio elettronico per monitorare il cervello.

Fonte: Galileonet.it

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In futuro, un tatuaggio elettronico permetterà di controllare protesi artificiali, verificare l'evolversi di malattie come l'Alzheimer o la depressione, monitorare in tempo reale l'andamento di una gravidanza, e perché no, magari anche di leggere il pensiero. Questa almeno è la speranza del team di ricercatori della University of California di San Diego che tre anni fa ha realizzato il primo e-tattoo, un chip, non più spesso di un capello, in grado di misurare l'attività elettrica dell'organismo. Oggi gli scienziati sono riusciti a migliorare le prestazioni della loro invenzione, dimostrando che con il tatuaggio elettronico è possibile monitorare le complesse onde cerebrali definite P300, che identificano il riconoscimento di un oggetto da parte del cervello. I risultati sono stati presentati durante un convegno della Cognitive Neuroscience Society.

Il primo prototipo dell'e-tattoo è stato realizzato nel 2011 nel laboratorio della University of California diretto Todd Coleman. Si trattava di un avveniristico chip, simile ad un cerotto, in grado di registrare diversi tipi di segnali elettro-fisiologici dell'organismo, come quelli provenienti dal cuore, dai muscoli e, in maniera però solamente rudimentale, quelli del cervello.

A due anni di distanza, il gruppo di Coleman è riuscito ad ottimizzare il posizionamento del chip sulla testa, migliorando notevolmente la sua capacità di monitorare i segnali elettrici che caratterizzano l'attività del sistema nervoso centrale. Per verificare le potenzialità del loro chip, i ricercatori hanno quindi deciso di dimostrare che il tatuaggio elettronico è in grado di seguire le onde cerebrali P300, complessi segnali elettrici che partono dalla corteccia prefrontale quando il cervello si accorge della presenza di uno stimolo ambientale.

Nell'esperimento, un gruppo di volontari doveva tenere traccia di quante volte un certo oggetto appariva nel loro campo visivo, mentre i ricercatori registravano la presenza di onde P300 con il tatuaggio elettronico. Risultato: il tatuaggio elettronico ha dimostrato la stessa precisione degli elettroencefalografi tradizionali nel determinare quando il soggetto stesse guardando una certa immagine.

Il team di Coleman, racconta il NewScientist, è ora al lavoro per rendere il chip in grado di trasmettere dati via wireless, così da poterli comunicare ad un computer o ad altri dispositivi mobili. In futuro infatti, l'e-tattoo potrebbe diventare uno strumento economico (tutti i pezzi che lo compongono sono già prodotti in serie) per monitorare i progressi di malattie comuni come la depressione o il morbo di Alzheimer, o persino lo stato delle gravidanze per donne che vivono in paesi in via di sviluppo. Il chip infatti può essere indossato comodamente per lunghi periodi, e tramite la connessione wireless permetterebbe ai medici di verificare i segnali elettro-fisiologici dei pazienti direttamente su uno smartphone.

Inoltre, se il tatuaggio elettronico si rivelasse in grado di identificare altri schemi complessi di attività cerebrale (oltre alle onde P300), potrebbe un giorno essere utilizzato per controllare i movimenti di un braccio artificiale, o di altri tipi di protesi, con un ingombro ridotto ad un piccolo cerotto su una tempia.
Credits immagine: Neural Interaction Lab/Ucsd

Create nuove fibre ottiche per tramettere fasci di fotoni.

Fonte: Gaianews.it

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MILWAUKEE - Un gruppo di ricercatori dell’Università del Wisconsin (UWM) ha scoperto un nuovo meccanismo per trasmettere fasci di fotoni attraverso le fibre ottiche. La scoperta segna la prima applicazione pratica di un fenomeno fisico ipotizzato nel 1958 (che valse il Nobel per la fisica nel 1977). Lo studio, finanziato dalla National Science Foundation, è stato condotto da Arash Mafi e Salman Karbasi ed è comparso sulla rivista Optics Letters.

Il fenomeno fisico di cui si parla nell’articolo è stato per la prima volta descritto dal premio Nobel Philiph W. Anderson: si tratta di una particolarità insita nei conduttori elettrici, in base alla quale possono diventare isolanti. Più in dettaglio, la normale diffusione delle onde viene inibita dalla presenza di un forte disordine che le “spinge” e “confina” in una zona abbastanza limitata del sistema (il comportamento è stato osservato non solo nelle onde elettromagnetiche, ma anche negli elettroni, nelle onde di spin, etc.). Le conseguenze di questa asimmetria nella diffusione sono molte (alcune non ancora del tutto note).

Con Localizzazione di Anderson si indica questo curioso contenimento degli elettroni all’interno di un mezzo altamente disordinato. Arash Mafi e Salman Karbasi, utilizzandolo per creare una fibra ottica con un meccanismo di scattering della luce molto forte, capace di intrappolare ogni raggio mentre attraversa la fibra, sono riusciti a trasmettere dati attraverso fibre ottiche convenzionali, in cui soltanto un canale spaziale di luce attraversa la fibra.
“Queste fibre a canale singolo, tuttavia, stanno rapidamente raggiungendo il limite della loro capacità di portare informazioni”, spiega Arash Mafi. Una soluzione ci sarebbe: sfruttare la possibilità di trasmettere un numero maggiore di raggi ottici all’interno di una singola fibra, ma è sempre stato un risultato mai raggiunto – almeno fino ad ora. I due ricercatori hanno progettato una fibra ottica che consiste in due materiali a distribuzione randomizzata, che spargono fotoni. L’interno disordinato della fibra consente al raggio di luce che la attraversa di bloccarsi lateralmente; la luce in uscita può seguire più direzioni di propagazione. Ciò significa che la fibra è progettata in modo da fornire più luoghi fisici in cui la luce si può propagare.
Lo studio dimostra che esiste un nuovo modo per aumentare la quantità di informazioni che possono viaggiare in una fibra ottica, ed è significativo per due motivi: da un lato pavimenta la strada ad ulteriori approfondimenti sulle caratteristiche della Localizzazione di Anderson. Dall’altro, le possibili applicazioni tecniche sono numerose: dai sistemi di imaging bio-medica all’ottica quantistica.