Un archetto appoggiato sulla fronte per un minuto e un segnale elettrico dell'ordine dei microvolt che diventa colore, forma e movimento su uno schermo. Vediamo cosa registra davvero un sensore EEG, dalla scoperta di Hans Berger nel 1924 ai criteri che oggi distinguono un elettrodo a secco da uno a gel, per arrivare al dispositivo che BrainArt usa negli eventi. Vengono chiariti i punti che contano di più per chi organizza e partecipa a un'esperienza, la non invasività e la sicurezza del sensore, e come il tutto si traduce in pratica in fiera, con il caso di quasi 600 sessioni erogate da BrainArt in quattro giorni a Ecomondo 2024.
Key takeaways
- Un elettroencefalogramma registra la somma dell’attività elettrica di migliaia di neuroni corticali, con risoluzione temporale nell’ordine dei millisecondi e risoluzione spaziale modesta.
- Hans Berger registrò il primo segnale elettrico cerebrale umano il 6 luglio 1924 a Jena e lo pubblicò nel 1929 su Archiv für Psychiatrie und Nervenkrankheiten.
- Gli elettrodi a gel restano il riferimento clinico con impedenze sotto i 10 kOhm, mentre uno studio su Scientific Reports del 2020 ha giudicato adeguati alle esigenze cliniche qualità del segnale e portabilità del casco a secco testato.
- Sulla fronte i battiti di ciglia raggiungono l’ampiezza massima sugli elettrodi frontopolari Fp1 e Fp2, e i muscoli facciali producono interferenze sopra i 13 Hz che vanno riconosciute prima di interpretare il segnale.
- Gli elettrodi EEG registrano senza erogare energia, e la scheda di Johns Hopkins Medicine esclude il rischio di scossa elettrica, attribuendo il raro rischio di crisi agli stimoli usati durante l’esame, come le luci intermittenti.
- Una sessione con il sensore di BrainArt prevede circa un minuto per il posizionamento e circa un minuto per l’interpretazione del quadro, e a Ecomondo 2024 l’installazione ha registrato quasi 600 sessioni in quattro giorni.
Un archetto appoggiato sulla fronte per pochi secondi, senza gel, senza aghi e senza necessità di preparazione. Da lì esce un segnale elettrico dell’ordine dei microvolt, milionesimi di volt, che ha attraversato liquido cerebrale, osso e pelle prima di raggiungere il sensore. Capire come un dispositivo così semplice da indossare riesca a intercettare un fenomeno così debole, e cosa quel segnale racconti davvero, è il punto di partenza per chiunque si trovi un giorno davanti a un sensore EEG in un evento.
Cosa registra un elettroencefalogramma
Un neurone da solo produce un segnale troppo piccolo per essere colto in superficie. Quello che un elettrodo posato sulla pelle riesce a raccogliere è la somma sincronizzata di migliaia di neuroni che si attivano insieme, abbastanza allineati da generare un campo elettrico capace di attraversare cervello, cranio e cute. La sequenza di quei valori nel tempo è l’elettroencefalogramma.
Il sensore raccoglie, non emette, e il brainSTIM Center dell’Università della Pennsylvania lo dice in modo diretto quando descrive gli elettrodi dell’EEG come strumenti che registrano l’attività elettrica naturale del cervello senza rilasciare energia, a differenza delle tecniche di stimolazione. Un archetto EEG somiglia più a un microfono molto sensibile che a un dispositivo che interviene su ciò che ascolta.
La tecnica ha un secolo di storia. Il 6 luglio 1924 a Jena lo psichiatra Hans Berger registrò per la prima volta un segnale elettrico cerebrale umano, su un paziente di diciassette anni sottoposto a un intervento neurochirurgico. Impiegò cinque anni a fidarsi del risultato prima di pubblicarlo, nel 1929, nell’articolo Über das Elektrenkephalogramm des Menschen, uscito su Archiv für Psychiatrie und Nervenkrankheiten. Fu lui a descrivere le onde alfa e beta che diedero il nome ai ritmi ancora oggi usati, e sempre lui a mettere a punto la registrazione con elettrodi sul cuoio capelluto, la forma non invasiva da cui discendono i dispositivi attuali.
Due caratteristiche del segnale contano quando si progetta un’esperienza dentro un evento affollato. La prima è la risoluzione temporale, nell’ordine dei millisecondi, che permette di seguire un cambiamento mentre avviene, quindi mentre una persona assaggia, ascolta o guarda qualcosa. La seconda è la risoluzione spaziale, modesta, perché il segnale attraversa diversi strati di tessuto prima di essere raccolto. Un EEG dice con precisione quando qualcosa cambia, molto meno dove esattamente sia nato il cambiamento.
Elettrodi a secco, cosa cambia rispetto al gel
Nei sistemi da laboratorio o clinici l’elettrodo poggia sulla pelle attraverso un gel conduttivo, spesso dopo una leggera abrasione dell’area per abbassare l’impedenza di contatto, come descrive il Cognitive Neuroimaging Centre della Nanyang Technological University di Singapore. La procedura richiede minuti e un operatore addestrato, oltre a lasciare i capelli sporchi per il resto della giornata.
Sammy Krachunov e Alexander Casson, dell’Università di Manchester, hanno riassunto nel 2016 su Sensors i difetti del gel che hanno spinto verso l’elettrodo a secco, applicazione lenta, sporcizia, asciugatura nel tempo, scarso gradimento da parte di pazienti e ricercatori. L’elettrodo a secco elimina il gel e si affida alla geometria del contatto, spesso piccole punte capaci di attraversare i capelli e toccare direttamente il cuoio capelluto, oppure una superficie liscia pensata per zone senza peli come la fronte.
Il confronto diretto tra le due tecnologie esiste; infatti, uno studio pubblicato su Scientific Reports nel 2020 ha messo alla prova un sistema wireless a secco contro uno cablato a gel, partendo da una premessa condivisa in letteratura, cioè che il gel resti il riferimento per le registrazioni cliniche grazie a impedenze inferiori a 10 kOhm. Il risultato indica che qualità del segnale, semplicità di allestimento e portabilità del casco a secco testato rispondono alle esigenze cliniche considerate dagli autori. Va detto con chiarezza che la conclusione riguarda quel dispositivo specifico, non ogni elettrodo a secco esistente sul mercato.
Il compromesso che ne esce ha una sfumatura precisa. Un elettrodo a secco può restituire dati confrontabili con quelli a gel in certe condizioni e su certi modelli, e la letteratura non permette di generalizzare la conclusione a qualunque dispositivo o uso. In un evento il tempo di allestimento si misura in secondi, quindi il secco è la scelta obbligata, e il rigore si sposta sul resto della catena, il protocollo e la pulizia del segnale.
Perché la fronte, e cosa il segnale si porta dietro
La fronte ha un vantaggio pratico semplice, e cioè, che non ha capelli da attraversare; quindi il contatto tra elettrodo e pelle è più rapido da ottenere e più facile da ripetere su persone diverse, un requisito non negoziabile quando l’archetto deve passare da una testa all’altra decine o centinaia di volte in una giornata. Nel sistema internazionale 10-20, la convenzione con cui si nominano le posizioni degli elettrodi, le sedi frontopolari si chiamano Fp1 e Fp2.
La zona non è scelta soltanto per comodità. Richard Davidson ha parlato nel 1992, in un articolo su Brain and Cognition, l’asimmetria frontale alfa, un indice che mette in relazione l’attivazione della corteccia frontale sinistra e destra con i comportamenti di avvicinamento e allontanamento. Eddie Harmon-Jones e Philip Gable hanno aggiornato le prove a favore di questa lettura motivazionale in una rassegna del 2018 su Psychophysiology. Questa linea di ricerca fa parte della letteratura che l’azienda cita a sostegno del posizionamento frontale del proprio sensore.
Ma la vicinanza a occhi e muscoli facciali ha un costo. La documentazione tecnica di Emotiv, costruttore di sistemi EEG, descrive l’ammiccamento come un’onda lenta, ampia e positiva, massima proprio su Fp1 e Fp2, e la contrazione dei muscoli quando si aggrotta la fronte o si serra la mascella come un’interferenza rapida che si sovrappone alle bande beta e gamma, le stesse su cui si basano molte misure cognitive. Uno studio del 2012 pubblicato su Przegląd Elektrotechniczny classifica gli artefatti frontali, associando i movimenti oculari a frequenze sotto i 4 Hz e i movimenti della fronte a un’attività sopra i 13 Hz, di origine muscolare.
Una persona che assaggia, parla o ride produce il tipo di disturbo che un sensore frontale rileva con facilità, come conferma la documentazione di Bitbrain sugli artefatti muscolari legati a masticare, deglutire e parlare. In fiera si somma l’interferenza della rete elettrica, che compare come attività rapida e monotona a 50 Hz in Europa secondo il portale didattico Learning EEG. Il dato raccolto in queste condizioni vale nella misura in cui qualcuno ha progettato stimolo, momento della registrazione e pulizia del segnale tenendo conto di questi disturbi.
Sicurezza e non invasività, cosa dice davvero la scienza
Non invasivo significa che niente entra nel corpo. Gli elettrodi appoggiano sulla superficie della pelle senza perforarla, e la tecnica non impiega radiazioni né campi magnetici intensi, come riassume il Cognitive Neuroimaging Centre di Singapore, che la descrive come indolore e priva di iniezioni. La scheda dedicata all’elettroencefalogramma di Johns Hopkins Medicine guarda la questione dal lato del paziente e specifica che gli elettrodi registrano, non producono alcuna sensazione e non comportano rischio di scossa elettrica.
La stessa scheda segnala un rischio raro, quello di una crisi in una persona con un disturbo convulsivo, attribuito alle luci intermittenti o alla respirazione profonda che possono far parte dell’esame clinico. Sono elementi dello stimolo utilizzato, non del sensore in sé. Restano due domande pratiche che una scheda ospedaliera non affronta perché appartengono agli eventi. La prima è l’igiene, dato che lo stesso archetto passa da una fronte all’altra decine o centinaia di volte in una giornata. Aaron Simmons e Steven Luck, dell’Università della California a Davis, hanno pubblicato nel 2020 un protocollo per la disinfezione dell’attrezzatura EEG durante la pandemia, a dimostrazione che la procedura si può definire passo per passo con criteri verificabili. La seconda riguarda i dati raccolti, dato che il segnale registrato da una persona identificabile è un dato personale e il suo trattamento segue le regole del GDPR, con informativa preventiva e consenso.
Come funziona il sensore EEG di BrainArt
BrainArt è il marchio con cui Vibre, azienda attiva nell’analisi del segnale cerebrale, porta l’elettroencefalografia dentro un evento. Vibre applica la stessa competenza sull’analisi del segnale cerebrale anche fuori dal marketing esperienziale, nella sicurezza sul lavoro in ambienti a medio e alto rischio, con collaborazioni che includono ospedali, il team di Formula 1 AlphaTauri, l’azienda energetica Edison e Coopservice. La pubblicazione sui cardiologi interventisti, intitolata Neural interfaces to monitor Interventional Cardiologists’ mental workload, Game-On Saga, nasce proprio da questo filone di ricerca sul carico mentale.
Il dispositivo usato negli eventi è un archetto compatto con sensori EEG a secco ad alta precisione, appoggiato sulla fronte e collegato via Bluetooth alla postazione. Le scelte descritte nelle sezioni precedenti si ritrovano una per una in questo oggetto. Il secco elimina gel e preparazione della pelle, la posizione frontale evita i capelli, il collegamento senza fili lascia libero il tratto tra la persona e il computer. Il posizionamento richiede circa un minuto, senza regolazioni complesse.
Il sistema sfrutta sensori EEG a secco ad alta precisione per rilevare l’attività elettrica del cervello, e attraverso algoritmi proprietari trasforma i segnali cerebrali grezzi prima ancora di convertirli in immagine. Infatti, il segnale viene analizzato in tempo reale e trasformato in metriche quantitative, poi convertito in quattro parametri visivi che pilotano l’immagine sullo schermo. Il colore si muove tra toni caldi e toni freddi a seconda che la risposta risulti più spontanea o più analitica. I vortici dipendono dal singolo individuo e restano indipendenti dallo stimolo ricevuto, funzionando come un’impronta personale. Il movimento delle linee segue il livello di attivazione cerebrale, con tracciati lunghi e distesi quando è basso e più serrati quando è alto. Un colore caldo, un vortice, un tracciato serrato descrivono come il segnale si è comportato durante la sessione. I dati raccolti in un’attivazione hanno un valore descrittivo su quella sessione e su quella persona.
La trasformazione in luci, colori e forme è personalizzabile per adattarsi ai colori e ai codici visivi del brand, come nella collaborazione con Ray-Ban a Barcellona. Quando il progetto lo richiede, gli stessi quattro parametri possono anche guidare la generazione di un’intera scena attraverso l’intelligenza artificiale generativa, un paesaggio realistico o fantasy i cui dettagli e colori restano modellati sull’impronta mentale dell’ospite, che resta il centro dell’esperienza anche in questa variante.
Come si svolge la sessione con BrainArt
La durata di ogni sessione segue una struttura fissa alle due estremità e variabile al centro, circa un minuto per il posizionamento del sensore, un tempo legato allo stimolo scelto per la fase sensoriale, e un altro minuto circa per l’interpretazione del quadro generato, spiegata al partecipante da chi gestisce la postazione. È lo stesso schema che permette di calcolare quante postazioni servono per un certo numero di ospiti.
Un archetto frontale raccoglie meno segnali di un sistema con decine di elettrodi da laboratorio, ed è corretto dirlo apertamente. Il vantaggio sta nelle condizioni in cui quei segnali nascono. In laboratorio la persona sa di essere un soggetto sperimentale e svolge un compito assegnato indossando strumentazione ingombrante. Con l’archetto vive un’esperienza reale in mezzo ad altre persone, senza il peso di sapersi osservata come in un test. Il compromesso è meno dati raccolti in una situazione più vicina al comportamento spontaneo.
L’esperienza può coinvolgere da una a più persone in contemporanea, con una configurazione dell’allestimento definita insieme al cliente in base al numero di partecipanti attesi. Nelle attività di team building, ad esempio, la sessione individuale lascia spazio a un quadro di gruppo, sintesi dei parametri cerebrali di tutti i presenti. Infine, per allestire una postazione bastano una presa di corrente nelle vicinanze, uno schermo, un monitor, un LED wall, un proiettore o un totem, tanto più grande quanto più l’effetto visivo deve risultare marcato, e un piccolo tavolo d’appoggio per la strumentazione.
Nella dashboard che il partecipante può consultare dopo l’evento compare anche una misura del battito cardiaco a riposo, segno che l’archetto raccoglie più di un solo tipo di segnale fisiologico. Il sistema registra, dunque, un’attività cerebrale e ne traduce alcune caratteristiche in forme, colori e dinamiche visive.
Il sensore alla prova in un evento di grandi dimensioni
A Ecomondo 2024, Reboot, la divisione green di GARC Spa, ha ospitato BrainArt all’interno di un’installazione pensata per tradurre la percezione olfattiva in un’esperienza multisensoriale in tempo reale. Nei quattro giorni della fiera il sensore ha registrato quasi 600 sessioni, un numero che dà la misura di quanto conti, in un contesto simile, che il dispositivo si indossi in un minuto e non richieda pause per pulire o ricaricare gel tra un partecipante e l’altro.
“Questa esperienza è valsa il prezzo del biglietto della fiera”
Il commento, raccolto da una coppia di visitatori durante l’installazione ospitata da Reboot, riassume il tipo di reazione che l’azienda cerca quando porta il sensore in un contesto fieristico affollato. Uno stand compete con decine di altri per l’attenzione di persone che camminano, e una persona con un archetto sulla fronte davanti a uno schermo dove un’immagine prende forma in tempo reale è una scena leggibile da lontano. Il tempo fisso della struttura, un minuto di posizionamento, un minuto di interpretazione, più la durata dello stimolo, permette di calcolare in anticipo quante postazioni servono per il flusso di visitatori atteso, senza sorprese a metà giornata.
La stessa logica cambia funzione fuori dalla fiera. Per il lancio della nuova Audi Q3, in collaborazione con My Events, gli ospiti hanno vissuto il test drive indossando il sensore EEG, e ogni dettaglio di design percepito durante la guida è stato tradotto in un’opera digitale unica consegnata al termine dell’esperienza. In un contesto simile il sensore non serve più ad attirare flusso, ma a rendere visibile l’emozione del primo contatto con il prodotto.
Domande frequenti
Cos’è un sensore EEG a secco e come funziona?
Un sensore EEG a secco registra l’attività elettrica della corteccia con elettrodi che toccano direttamente la pelle senza gel conduttivo. I contatti, spesso piccole punte o superfici lisce, si appoggiano sulla fronte o attraversano i capelli. Il segnale, dell’ordine dei microvolt, viene amplificato e analizzato per bande di frequenza da un computer collegato.
Cosa misura il sensore EEG di BrainArt?
Il sensore registra l’attività elettrica cerebrale dalla fronte tramite elettrodi a secco collegati via Bluetooth. Il segnale viene analizzato in tempo reale e tradotto in quattro parametri che guidano colore, vortici e movimento delle linee del quadro generato. Il sistema non legge pensieri né emozioni, ma descrive come il segnale si è comportato durante la sessione.
Il sensore EEG di BrainArt è sicuro e non invasivo?
Un archetto EEG come quello usato da BrainArt appoggia sulla pelle senza perforarla e registra senza erogare energia al cervello, senza radiazioni ionizzanti e senza iniezioni. Johns Hopkins Medicine esclude sensazioni e rischio di scossa per gli elettrodi EEG in generale. Per l’igiene tra un partecipante e l’altro conviene chiedere al fornitore il protocollo di pulizia adottato.
Quanto tempo serve per indossare il sensore in un evento?
Il posizionamento dell’archetto BrainArt richiede circa un minuto, e l’interpretazione del quadro un altro minuto circa, mentre la stimolazione dura quanto richiede lo stimolo scelto. Da questa struttura fissa si calcolano le postazioni necessarie per il flusso atteso. A Ecomondo 2024 l’installazione ospitata da Reboot ha registrato quasi 600 sessioni in quattro giorni.
Un sensore EEG a secco è preciso quanto uno a gel?
Non sempre e non per ogni uso. Gli elettrodi a gel restano il riferimento clinico, con impedenze sotto i 10 kOhm. Uno studio su Scientific Reports del 2020 ha giudicato adeguato alle esigenze cliniche il casco a secco testato, ma il risultato riguarda quel dispositivo specifico. In un evento contano molto anche il protocollo e la pulizia del segnale.
Perché il sensore EEG si posiziona sulla fronte?
La fronte non ha capelli, quindi il contatto tra elettrodo e pelle è rapido da ottenere e da ripetere su persone diverse durante un evento. È anche la zona da cui si registra l’asimmetria frontale alfa, un indice studiato da Richard Davidson dal 1992 in relazione ai comportamenti di avvicinamento e allontanamento verso uno stimolo.
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