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

Tim peneliti di Battelle dan Pusat Medis Universitas Negeri Ohio Wexner 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 dalam jurnal Cell pada 23 April.

Umpan Balik Sensorik Buatan

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

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

“Kami mengambil peristiwa sentuhan yang tidak terlihat dan meningkatkannya 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.”

Peserta

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

Perangkat yang baru dikembangkan menggunakan sistem elektroda yang ditempatkan pada kulit dan chip komputer kecil yang ditanamkan di korteks motor. 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 game video yang memerlukan penggunaan tangan dan lengan.

“Sampai sekarang, kadang-kadang Ian merasa seperti tangannya asing karena kurangnya umpan balik sensorik,” kata Ganzer. “Dia juga memiliki masalah dengan mengontrol tangannya kecuali dia sedang menonton gerakannya dengan seksama. 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 hadir di otaknya. Masalahnya adalah sinyal neural itu sangat kecil sehingga tidak dapat dipersepsi. Peneliti dapat meningkatkan sinyal sehingga otak dapat merespons.

Melalui penggunaan umpan balik haptik, sinyal sentuhan yang tidak terlihat secara buatan dikirim kembali ke Burkhart, yang memungkinkan dia untuk mempersepsikannya.

Dengan metode baru ini, 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. Sleeve 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 hanya untuk memungkinkan saya mengontrol tangan saya dalam satu arah,” kata Burkhart.