12. Okt. 2023 – Was wäre, wenn ein Paar aufkleberähnlicher Sensoren Ihre Ohrhörer in einen leistungsstarken Gesundheitsmonitor verwandeln könnte, der Gehirn- oder Stimmungsstörungen erkennen und diese in Echtzeit mit Geräuschen oder elektrischen Impulsen behandeln könnte?
Ingenieure an der University of California in San Diego entwickeln flexible Sensoren, die klein genug sind, um in Ohrhörer zu passen, und die elektrische Gehirnaktivität und den Laktatspiegel im Schweiß aufzeichnen können. Eines Tages könnten die Sensoren Zustände im Hier und Jetzt überwachen und behandeln, indem sie Geräusche abspielen oder elektrische Stimulation nutzen, um die Gehirnaktivität zu beeinflussen, eine neue Therapieform namens „ Elektrozeutika.
„Wir können das akustische Signal kapern, um Gehirnzustände zu wünschenswerteren Ergebnissen zu führen“, sagte Gert Cauwenberghs, PhD, ein leitender Ingenieur, der an der Entwicklung der Sensoren beteiligt ist und Professor für Bioingenieurwesen an der UCSD Jacobs School of Engineering. „Diese Dinge sind jetzt möglich, da wir den Kreis zwischen der Erzeugung von Geräuschen und der Messung der Gehirnaktivität schließen können.“
In einer Studie veröffentlicht in NaturBiomedizintechnikDie Sensoren erwiesen sich als ebenso effektiv wie herkömmliche Überwachungsmethoden wie Elektroenzephalogramm-Headsets (EEG) für die Gehirnaktivität und Blutproben für den Laktatspiegel. Im Gegensatz zu diesen Methoden könnten die Sensoren jedoch kontinuierlich außerhalb der Klinik getragen werden, während die Patienten ihrem Leben nachgehen.
Die Sensoren sind „federbelastet“, um einen engen Kontakt mit dem Ohr aufrechtzuerhalten, und mit einer Hydrogelfolie überzogen, um Schweiß zu absorbieren. Sie können Daten an die Ohrhörer senden, die diese dann per Bluetooth an ein Smartphone oder Laptop übertragen.
Die Verwendung von In-Ear-Geräten zur Gesundheitsüberwachung ist nicht neu. Aber dies ist das erste Mal, dass Gehirn- und Körpersensoren kombiniert werden, was die Tür für alle Arten von Forschung und klinischem Fortschritt öffnet.
Was könnte diese Technologie tun?
Die Forscher sagen, dass diese Technologie zur Diagnose und Behandlung einer langen Liste von Erkrankungen eingesetzt werden könnte, von Erkrankungen des Gehirns wie Parkinson, Alzheimer und Epilepsie bis hin zu Stimmungsstörungen wie posttraumatischer Belastungsstörung, Angstzuständen und Depressionen. Es könnte auch Schlaganfälle, Tinnitus, Schlafapnoe und traumatische Hirnverletzungen erkennen und behandeln.
In zahlreichen Forschungsarbeiten wurden Wearables für die Fernüberwachung von Patienten untersucht, doch In-Ear-Wearables könnten besonders bei Erkrankungen nützlich sein, die Auswirkungen auf das Gehirn haben. Patienten, die beispielsweise auf Epilepsie getestet werden, könnten aus der Ferne überwacht werden und die Sensoren sogar nachts tragen, um möglicherweise unentdeckte Anfälle zu erkennen, sagte Erik Viirre, MD, PhD, Professor für Neurowissenschaften an der UCSD, der nicht an der Forschung beteiligt war .
In Verbindung mit den EEG-Messwerten könnten Veränderungen des Laktats mehr Hinweise für eine Diagnose liefern. Beispielsweise steigt Laktat nach einem Anfall tendenziell an. Ein höherer Laktatspiegel kann auch auf Diabetes oder Herzerkrankungen hinweisen. Und die Überwachung des Laktatspiegels kann sich bei der sportlichen Leistung als nützlich erweisen.
Aber die wohl spannendste potenzielle Anwendung ist ein „geschlossenes Kreislaufsystem“, das Erkrankungen automatisch und ohne menschliches Eingreifen überwachen und behandeln kann. Bei Patienten mit Tinnitus, einem Klingeln in den Ohren aufgrund einer abnormalen Gehirnaktivität, könnte das Gerät den Zustand überwachen und verschiedene Geräusche testen und diejenigen abspielen, die die Tinnitus-Marker reduzieren, sagte Viirre.
Die Technik könnte Schlafstörungen, kognitive Degeneration, Panikattacken oder chronische Schmerzen auf ähnliche Weise behandeln – indem sie Musik, Atemanweisungen, positive Mantras oder elektrische Stimulation liefert und Therapien basierend auf Echtzeitreaktionen anpasst.
Wann können Sie diese Technologie erhalten?
Es werde wahrscheinlich Jahre dauern, bis das Gerät getestet und für den klinischen Einsatz zugelassen sei, sagte Cauwenberghs.
Aber normale Menschen könnten schon früher In-Ear-Wearables sehen, die ähnliche Daten verfolgen, da immer mehr Unternehmen in den Markt einsteigen wachsender Markt für „Hearables“ Ohrhörer, die gleichzeitig als Gesundheits-Tracker dienen.
Das Ohr sei ein erstklassiger Standort, sagte Cauwenberghs. Es ist nah genug am Gehirn, um einen Messwert zu erhalten, und Menschen tragen bereits über längere Zeiträume Ohrhörer. Daher sollte die Einführung neuer Technologien kein großes Hindernis darstellen.
Das Unternehmen NextSense arbeitet an einem EEG-Messgerät, und STAT-Gesundheit kürzlich angekündigt Ein In-Ear-Gerät, das den Blutfluss zum Kopf verfolgen und Ohnmachtsanfälle vorhersagen kann. Viirre stellt sich eine Welt vor, in der Hearables noch mehr Biodaten wie Hormonspiegel, Blutzucker und Stressmarker aufzeichnen können.
„Smartwatches können viele Daten liefern, aber in gewisser Weise sind sie sehr begrenzt“, sagte Cauwenberghs. „Ärzte verwenden es nicht; es ist eher wie ein Gadget.“ Das Hinzufügen der Closed-Loop-Technologie könnte „den Unterschied zwischen der Möglichkeit, die Wettervorhersage zu sehen, und der Möglichkeit, etwas gegen den Hurrikan zu unternehmen, ausmachen.“
„Mit diesem geschlossenen Kreislauf aus Biofeedback und Neurofeedback geht unsere Vision weit über die Überwachung hinaus“, sagte er.