Oamenii de știință au creat un poligraf portabil pentru detectarea stresului ascuns

Un dispozitiv ușor, asemănător unui plasture, se fixează pe piept și măsoară ritmul cardiac, tipul respirației, transpirația, fluxul sanguin și temperatura corpului. Împreună, acești indicatori oferă o imagine completă a stării organismului în timp real, transmite doi.org.

Dezvoltarea este descrisă în revista Science Advances. Este destinată în primul rând pacienților care nu pot comunica — sugari sau persoane în vârstă. În plus, dispozitivul poate diagnostica tulburările de somn fără echipamente de laborator voluminoase, monitoriza sănătatea mintală în dinamică și chiar detecta semne timpurii ale complicațiilor medicale.

„Uneori organismul manifestă semne de stres înainte ca persoana să conștientizeze acest lucru. Chiar dacă oamenii nu realizează cât de tensionați sunt, stresul le afectează treptat sănătatea. Stresul prelungit poate avea consecințe grave, în special pentru viitoarele mame, copii și pacienții grav bolnavi.

Posibilitatea evaluării cantitative a stresului va ajuta oamenii să ia măsuri la timp pentru a-l reduce. Dispozitivul nostru seamănă conceptual cu un poligraf, care monitorizează reacțiile biofizice ale corpului, fără a necesita acces la biomarkeri chimici din fluidele biologice”, spune John A. Rogers de la Universitatea Northwestern, care a condus cercetarea.

Ideea a fost propusă de pediatrii de la Spitalul de Copii din Chicago, cu care dezvoltatorii colaborează de mult timp. Aceștia au cerut crearea unui senzor moale, neinvaziv, care să poată detecta și monitoriza constant nivelul de stres la sugari în timpul spitalizării, deoarece evaluarea stării micilor pacienți pe baza semnelor indirecte — plâns, mimică, mișcări — este subiectivă.

„Noul dispozitiv înregistrează continuu semnalele de stres din corp, ajutând la măsurarea obiectivă a numărului de ore pe zi în care o persoană experimentează tensiune și intensitatea acestui stres. Avantajul dispozitivului este că atât pacientul, cât și medicul curant pot identifica stresul și evalua complet obiectiv eficacitatea măsurilor luate pentru reducerea acestuia și restabilirea echilibrului sănătos — și toate acestea neinvaziv”, subliniază profesoara Debra Weiss-Mayer, coautoare a dezvoltării.

Sursă neașteptată de inspirație

Ca rezultat, a fost creat un dispozitiv mic, în care:

• un senzor de mișcare încorporat și un microfon miniatural captează semnale mecanice și acustice fine ale inimii și plămânilor;
• alți senzori înregistrează temperatura pielii și fluxul termic legat de circulația sanguină subcutanată;
• un alt senzor măsoară modificările conductivității pielii cauzate de transpirație.

Datele colectate de dispozitiv sunt transmise către smartphone, ceas inteligent sau tabletă pentru interpretare prin algoritmi de învățare automată. Dispozitivul cântărește mai puțin de 8 grame, se mișcă natural odată cu pielea și poate funcționa continuu peste 24 de ore.

Testări practice

Poligraful a fost testat în diverse condiții — de la experimente controlate până la situații reale de viață. În primul rând, funcționează la fel ca „strămoșul” său — înregistrează reacția la întrebări incomode.

În testele cognitive (de exemplu, în analiza vorbirii într-un mediu zgomotos), dispozitivul a înregistrat clar creșterea semnalelor de stres pe măsură ce sarcinile deveneau mai dificile. Rezultatele corespundeau măsurătorilor independente ale dilatării pupilelor — o metodă frecvent utilizată pentru determinarea stresului.

Într-un alt experiment, participanții și-au scufundat mâinile în apă rece, iar sistemul a înregistrat modificări coordonate ale activității cardiace, respirației, transpirației și temperaturii. În studiile pediatrice privind somnul, dispozitivul purtabil a detectat tulburările de respirație și trezirile nocturne cu o precizie comparabilă testelor spitalicești, dar perturbând mult mai puțin somnul.

În cele din urmă, în cadrul unor cursuri de prim ajutor cu studenți la medicină, dispozitivul a identificat o corelație remarcabilă: participanții cu reacții de stres mai puternice se descurcau, de regulă, mai slab la sarcini. Aceasta sugerează că stresul poate afecta luarea deciziilor în situații critice.

Ce urmează

„Pe viitor, dispozitivul va putea trimite un semnal de alarmă utilizatorului sau persoanei care îl îngrijește când nivelul de stres atinge o anumită limită. Mulți oameni nu conștientizează pe deplin gradul lor de tensiune și pot să nu observe cum aceasta le afectează eficiența”, rezumă Rogers.

Echipa intenționează să extindă tehnologia dincolo de studiile pilot și să o aplice pe scară largă în practica clinică. De asemenea, planifică să adauge funcția de electroencefalografie pentru a monitoriza nu doar stresul, ci și reacția creierului la acesta. Acest lucru ar putea apropia oamenii de știință de diferențierea stresului de durere, chiar și în condiții casnice.