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Un gruppo di ricercatori ha recentemente sviluppato una tatuaggio elettronico temporaneo in grado di decifrare le onde cerebrali per valutare lo stress mentale e prevenire il pericoloso fenomeno del burnout. Questo dispositivo, alimentato da una piccola batteria e dotato di sensori wireless ultrafini, è in grado di adattarsi perfettamente ai contorni del viso, offrendo così una connessione senza soluzione di continuità con la pelle degli utenti.
La tecnologia promette di aumentare la sicurezza in ambienti caratterizzati da un'elevata pressione cognitiva, come nei centri di controllo del traffico aereo o in chirurgia. Lo stress mentale è generalmente definito come il livello di coinvolgimento della memoria di lavoro e delle funzioni cognitive di una persona durante l'esecuzione di un compito. La sua relazione con l'attenzione e lo stato di veglia, che influenzano la produttività, è ben documentata. Grazie a numerosi studi, è stato stabilito che un livello moderato di stress mentale è ottimale per mantenere l'attenzione e garantire l'efficacia. Al contrario, troppa o troppo poca tensione cognitiva può aumentare il rischio di errori, minando le prestazioni.
Mantenere questo equilibrio è cruciale in professioni che richiedono vigilanza e precisione, dove un calo delle capacità cognitive può mettere a repentaglio la sicurezza delle persone o portare a perdite materiali significative. Ciò è particolarmente rilevante per piloti, controllori di volo, operatori di robotica, chirurghi e molti altri.
Nonostante la correlazione tra stress mentale e prestazioni sia ben documentata, misurarne l'entità si è sempre rivelata una sfida. Questo è in parte dovuto alle variazioni individuali nel "finestrella cognitiva" ottimale. "Esiste un livello ideale di carico mentale per massimizzare le prestazioni, e questo varia da persona a persona," spiega Nanshu Lu, ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale e Meccanica dell'Università del Texas.
Fattori quali la natura e la complessità della missione, le condizioni di lavoro, le competenze personali e il livello di affaticamento influenzano il carico mentale. Attualmente, lo strumento di valutazione più popolare è il NASA Task Load Index, che si basa su un'analisi di auto-valutazione soggettiva eseguita post-attività.
Per superare questi limiti, Nanshu Lu e il suo team hanno proposto un metodo più preciso e oggettivo di misurazione. Il loro tatuaggio elettronico, o "e-tattoo", analizza l'attività elettrica del cervello mediante elettroencefalografia (EEG) e i movimenti oculari tramite elettrooculografia (EOG) utilizzando un dispositivo compatto ed economico. "Abbiamo sempre monitorato la salute fisica dei dipendenti, incluse le lesioni e i disturbi muscolo-scheletrici", afferma Luís Sentis, co-autore dello studio, "Ora possiamo osservare anche lo stress mentale, che finora era passato inosservato." Questo potrebbe trasformare l'approccio alla prevenzione dei rischi sul lavoro.
A differenza delle tradizionali cuffie EEG, spesso ingombranti e dotate di cavi, l'e-tattoo opera in modalità wireless ed è alimentato da una piccola batteria. I suoi sensori flessibili e ultraleggeri sono progettati per seguire le curve del viso, garantendo così comfort e precisione. Le caratteristiche del volto vengono misurate per posizionare i sensori nel modo più efficiente possibile, migliorando significativamente la qualità del segnale. Mentre i dispositivi standard affrontano difficoltà nell'adattarsi alle caratteristiche anatomiche del cranio, l'e-tattoo assicura un contatto affidabile e un'elevata efficacia.
L'efficacia del tatuaggio è stata testata su sei partecipanti sani impegnati in esercizi di memoria di crescente difficoltà. All'aumentare del carico mentale, i ricercatori hanno osservato una crescita delle onde theta e delta, segnalando un forte coinvolgimento cognitivo. Contemporaneamente, le onde alfa e beta diminuivano, rivelando un nesso con l'affaticamento mentale. Sebbene la relazione tra i tipi di onde e gli stati cognitivi possa variare, i risultati indicano che il dispositivo riesce a registrare cambiamenti significativi nell'attività cerebrale.
Oltre a rilevare la fatica, il tatuaggio elettronico può anche aiutare a prevenire l'esaurimento mentale. Gli studiosi hanno addestrato un algoritmo di intelligenza artificiale a prevedere il livello di stress mentale basandosi sui segnali raccolti. I risultati, pubblicati nella rivista Device, mostrano che il modello è in grado di distinguere diversi livelli di carico cognitivo e avvertire quando una persona è a rischio burnout.
Un altro vantaggio significativo del dispositivo è il basso costo. "Il prezzo ne garantisce l'accessibilità. Il mio obiettivo è creare un prodotto utilizzabile anche a casa", afferma Luís Sentis. Gli componenti elettronici, compresi il chip e la batteria, costano circa 200 dollari, mentre ciascun sensore usa e getta ha un costo di circa 20 dollari. In confronto, un dispositivo EEG standard può superare i 15.000 dollari.
Tuttavia, rimane una limitazione: per ora il tatuaggio funziona solo su pelle liscia. I ricercatori progettano di superare questo ostacolo sviluppando sensori con inchiostri conduttivi adatti alla pelle del cuoio capelluto, al fine di garantire una copertura più completa dei segnali cerebrali.
