Insinyur Menciptakan Antarmuka Otak-Komputer Canggih dengan Mikrojarum

Peneliti teknik di University of California – San Diego telah menciptakan antarmuka otak-komputer (BCI) canggih yang terdiri dari backing yang fleksibel dan dapat dibentuk, serta mikrojarum yang menembus. Backing yang fleksibel memungkinkan BCI untuk lebih merata mengikuti permukaan otak yang melengkung kompleks. Ini juga memungkinkan BCI untuk lebih merata mendistribusikan mikrojarum yang menembus korteks.

Mikrojarum dan Backing Fleksibel

Mikrojarum ini 10 kali lebih tipis dari rambut manusia dan keluar dari backing yang fleksibel. Mereka kemudian menembus permukaan jaringan otak tanpa menembus vena permukaan. Mikrojarum ini dapat merekam sinyal dari sel saraf di korteks.

Sistem baru ini diuji pada hewan pengerat, dan penelitian ini diterbitkan di jurnal Advanced Functional Materials.

Tim ini dipimpin oleh profesor teknik elektro Shadi Dayeh di universitas. Ini juga terdiri dari peneliti dari Boston University yang dipimpin oleh profesor teknik biomedis Anna Devor.

Sistem ini menunjukkan kinerja yang setara dengan standar emas yang ada untuk BCI dengan jarum yang menembus. Disebut “Utah Array,” standar ini telah terbukti membantu individu dengan cedera sumsum tulang belakang dan korban stroke. Mereka dapat menggunakan pikiran mereka untuk mengontrol lengan robot dan perangkat lain.

Fleksibilitas dan kemampuan BCI untuk mengikuti bentuk otak membantu mencapai kontak yang lebih dekat antara otak dan elektroda, memungkinkan perekaman sinyal aktivitas otak yang lebih baik dan lebih merata. Cara BCI dibangun memungkinkan permukaan sensor yang lebih besar, yang membantu memantau area yang lebih luas dari permukaan otak secara bersamaan.

Dalam eksperimen, array mikrojarum yang menembus yang terdiri dari 1.024 mikrojarum dapat berhasil merekam sinyal yang dipicu oleh stimulus yang tepat dari otak tikus. Ini berarti bahwa itu mencakup area otak yang 10 kali lebih besar dibandingkan dengan teknologi saat ini.

BCI dengan backing yang fleksibel juga lebih tipis dan lebih ringan daripada yang tradisional, yang menggunakan backing kaca. Jenis backing baru ini dapat mengurangi iritasi jaringan otak yang bersentuhan dengan array sensor.

Backing yang fleksibel juga transparan, yang menurut peneliti dapat dimanfaatkan untuk melakukan penelitian dasar neurosains yang melibatkan model hewan yang tidak mungkin dilakukan sebelumnya.

Tangan Robot dengan Umpan Balik Taktil

Peneliti mengatakan bahwa array mikrojarum yang menembus dengan cakupan spasial yang besar akan diperlukan untuk meningkatkan BCI di masa depan dan memungkinkan mereka digunakan dalam “sistem tertutup.” Ini dapat membantu individu dengan mobilitas yang sangat terbatas dan dapat memungkinkan umpan balik taktil untuk seseorang yang menggunakan tangan robot.

Sensor taktil pada tangan robot dapat mendeteksi tekstur, kekerasan, dan berat suatu benda. Mereka akan merekam informasi yang dapat diterjemahkan menjadi pola stimulasi listrik yang berjalan melalui kabel di luar tubuh ke BCI. Otak akan menerima informasi langsung dari sinyal listrik ini tentang benda, dan orang tersebut dapat kemudian menyesuaikan genggaman mereka berdasarkan informasi yang dirasakan.

Laboratorium Dayeh telah menciptakan berbagai sensor taktik yang dapat digunakan untuk aplikasi ini.