Elektronisches Tattoo auf der Stirn misst geistige Überlastung in Echtzeit

Mit einer "elektronischen Tätowierung" ist es Forschern gelungen, die geistige Belastung präzise und in Echtzeit zu erfassen. Das Verfahren könnte zukünftig in Berufen eingesetzt werden, bei denen eine hohe Konzentration sicherheitskritisch ist.

Kritische Jobs überwachen

So ließe sich der geistige Erschöpfungszustand beispielsweise bei Fluglotsen oder Chirurgen dauerhaft messen. Wenn die Belastung zu groß wird, könnte dann automatisch Ersatzpersonal ins Rennen geschickt werden, damit ein Übermaß an kognitiver Beanspruchung nicht zu gravierenden Folgen für das Leben anderer Menschen führt.

"Unser Ziel ist es, ein System zu entwickeln, das frühzeitig warnt, wenn die mentale Belastung zu hoch wird", erklärt Studienleiterin Dr. Nanshu Lu. Das in der Fachzeitschrift Device veröffentlichte Paper beschreibt die Probleme bisheriger Verfahren, wie beispielsweise Fragebögen zur Selbstbeurteilung. Diese seien unzuverlässig, da sie erst nach Abschluss einer Aufgabe ausgefüllt würden und stark subjektiv geprägt seien. Technische Alternativen wie klassische EEG- oder EOG-Messgeräte seien hingegen sperrig, kabelgebunden und anfällig für Fehler durch Bewegungen. E-Tattoo in der Entwicklerversion Das neue "E-Tattoo" - das glücklicherweise keine dauerhafte Tätowierung ist - bietet eine Lösung: Es besteht aus dehnbarem, leitfähigem Graphitmaterial, das mit einer speziellen Klebefolie auf der Stirn befestigt wird. Vier EEG-Elektroden messen unterschiedliche Bereiche der Gehirnaktivität, ergänzt durch EOG-Elektroden rund um die Augen zur Erfassung von Blickbewegungen. Die Daten werden kabellos über eine wiederverwendbare Platine mit Batterie gesammelt.

Ziel sind 200 $

In Tests mit sechs Probanden zeigte das System eine ähnlich hohe Genauigkeit wie herkömmliche EEG-Geräte. Die Teilnehmer mussten kognitive Aufgaben mit wachsendem Schwierigkeitsgrad lösen, während ihre Hirn- und Augenaktivitäten aufgezeichnet wurden. Mithilfe eines Machine-Learning-Algorithmus konnte das System die individuelle mentale Belastung zuverlässig vorhersagen.

Die gesamte Ausrüstung soll später weniger als 200 Dollar kosten. Die nächste Entwicklungsstufe ist ein integrierter Prozessor, der die Daten direkt analysiert und über eine App warnt, wenn Überlastung droht. Dabei sei nicht das Ziel, nur einfache Aufgaben zu übernehmen: "Optimale Leistungsfähigkeit erreichen Menschen bei mittlerer Belastung - weder Überforderung noch Langeweile sind produktiv", erklärte Lu.


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