Teknologi Antarmuka Otak-Komputer Mengembalikan Sensasi pada Tangan Individu dengan Cedera Tulang Belakang

Tim peneliti di Battelle dan Ohio State University Wexner Medical Center melaporkan bahwa melalui penggunaan teknologi Antarmuka Otak-Komputer, mereka berhasil mengembalikan sensasi pada tangan individu dengan cedera tulang belakang yang parah. Perkembangan ini datang saat peneliti di seluruh dunia bekerja pada teknologi yang mampu mengembalikan fungsi anggota tubuh pada individu yang lumpuh karena cedera atau penyakit. 

Penelitian ini diterbitkan di jurnal Cell pada 23 April. 

Umpan Balik Sensorik Buatan

Teknologi baru ini bergantung pada penggunaan sinyal neural kecil yang tidak terdeteksi yang diperkuat melalui umpan balik sensorik buatan, yang dikirim kembali ke individu. Metode ini menghasilkan peningkatan fungsi motorik yang besar. 

Patrick Ganzer adalah penulis utama dan ilmuwan peneliti utama di Battelle. 

“Kami mengambil peristiwa sentuhan subperceptual dan memperkuatnya menjadi persepsi sadar,” kata Ganzer. “Ketika kami melakukannya, kami melihat beberapa perbaikan fungsional. Ini adalah momen eureka besar ketika kami pertama kali mengembalikan indra peraba peserta.”

Partisipan

Partisipan adalah seorang pria berusia 28 tahun yang terlibat dalam kecelakaan mobil pada 2010, yang mengakibatkan cedera tulang belakang yang parah. Partisipan, yang bernama Ian Burkhart, telah terlibat dalam proyek yang disebut NeuroLife sejak 2014 untuk mengembalikan fungsi pada lengan kanannya. 

Perangkat yang baru dikembangkan ini menggunakan sistem elektroda yang ditempatkan pada kulit dan chip komputer kecil yang ditanamkan di korteks motorik. Ada kabel yang mengarahkan sinyal gerakan dari otak ke otot, memungkinkan cedera tulang belakang untuk dilewati. Dengan perangkat ini, Burkhart dapat mengontrol lengan dan menyelesaikan tindakan seperti mengangkat cangkir kopi, menggesek kartu kredit, dan bermain video game yang memerlukan penggunaan tangan dan lengan. 

“Sampai sekarang, terkadang Ian merasa seperti tangannya asing karena kurangnya umpan balik sensorik,” kata Ganzer. “Dia juga memiliki kesulitan mengontrol tangannya kecuali dia sedang mengawasi gerakannya dengan cermat. Ini memerlukan konsentrasi yang banyak dan membuat tugas multitasking sederhana seperti minum soda sambil menonton TV hampir mustahil.”

Setiap kali peneliti merangsang kulitnya, tidak ada sensasi, tetapi sinyal neural masih ada di otaknya. Masalahnya adalah sinyal neural terlalu kecil sehingga tidak dapat dideteksi. Peneliti dapat memperkuat sinyal sehingga otak dapat merespon. 

Melalui penggunaan umpan balik haptik, sinyal sentuhan subperceptual secara buatan dikirim kembali ke Burkhart, yang memungkinkannya untuk merasakannya. 

Dengan metode baru, Burkhart dapat mendeteksi hal-hal hanya melalui sentuhan. Temuan lainnya adalah bahwa sistem ini adalah BCI pertama yang memungkinkan pengembalian gerakan dan sentuhan secara bersamaan, yang memberikan rasa kontrol yang lebih besar. Terakhir, metode ini memungkinkan sistem BCI untuk mendeteksi tekanan yang tepat untuk menangani objek. 

Tim peneliti ingin menciptakan sistem BCI yang dapat digunakan di rumah. Sarung generasi berikutnya saat ini sedang dikembangkan, yang berisi elektroda dan sensor yang dapat dikenakan dan dilepas. Mereka juga bekerja pada sistem yang dapat dikendalikan oleh tablet bukan komputer. 

“Telah luar biasa untuk melihat kemungkinan informasi sensorik yang berasal dari perangkat yang awalnya diciptakan untuk hanya memungkinkan saya mengontrol tanganku dalam satu arah,” kata Burkhart.