Pendekatan Baru Dapat Mengarah pada Prostesis Elektronik yang Dikendalikan oleh Pikiran

Implan saraf saat ini mampu merekam sejumlah besar aktivitas saraf, yang kemudian ditransmisikan melalui kabel ke komputer. Peneliti telah mencoba mengembangkan antarmuka komputer-otak nirkabel untuk menyelesaikan tindakan ini, tetapi itu memerlukan sejumlah besar daya. Karena jumlah daya yang besar ini, terlalu banyak panas yang dihasilkan, membuat implan tidak aman untuk pasien. 

Sekarang, sebuah studi baru dari Stanford bertujuan untuk menyelesaikan masalah ini. Peneliti di universitas telah terus mengerjakan teknologi yang dapat memungkinkan pasien lumpuh untuk mengambil alih kembali kendali atas anggota tubuh mereka. Secara khusus, mereka telah berorientasi pada teknologi yang akan memungkinkan pasien ini untuk mengendalikan prostesis dan berinteraksi dengan komputer menggunakan pikiran mereka. 

Antarmuka Komputer-Otak

Untuk mencapai ini, tim telah fokus pada perbaikan antarmuka komputer-otak, yang merupakan perangkat yang ditanamkan di permukaan otak pasien, tepat di bawah tengkorak. Implan menghubungkan sistem saraf manusia ke perangkat elektronik, yang dapat membantu memulihkan kendali motorik pada individu yang menderita cedera sumsum tulang belakang atau kondisi neurologis.

Perangkat saat ini merekam sejumlah besar aktivitas saraf dan mentransmisikannya melalui kabel ke komputer, dan ketika peneliti mencoba membuat antarmuka komputer-otak nirkabel, itulah saat terlalu banyak panas yang dihasilkan. 

Tim insinyur listrik dan neuroscientist, termasuk Krishna Shenoy, PhD, dan Boris Murmann, PhD, dan ahli bedah saraf dan neuroscientist Jaimie Henderson, MD, telah menunjukkan cara yang mungkin untuk mencapai perangkat nirkabel yang dapat mengumpulkan dan mentransmisikan sinyal saraf yang akurat, semuanya sambil menggunakan sepertiga dari daya yang diperlukan oleh sistem saat ini. 

Perangkat nirkabel yang diusulkan tampaknya lebih alami daripada yang dengan kabel, dan pasien akan memiliki rentang gerak yang lebih besar.

Pendekatan ini dirinci oleh mahasiswa pascasarjana Nir Even-Chen dan rekan pascadoktoral Dante Muratore, PhD dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Nature Biomedical Engineering. 

Mengisolasi Sinyal Saraf

Para neuroscientist dapat mengidentifikasi sinyal saraf spesifik yang diperlukan untuk mengendalikan perangkat prostesis. Perangkat ini bisa berupa lengan robot atau kursor komputer. 

Insinyur listrik kemudian membuat rangkaian yang akan mengarah pada antarmuka komputer-otak nirkabel yang dapat memproses dan mentransmisikan sinyal saraf yang diidentifikasi. Dengan mengisolasi sinyal, daya yang diperlukan lebih sedikit, sehingga perangkat ini aman untuk ditanamkan di permukaan otak.

Tim menguji pendekatan mereka dengan menggunakan data neuron yang dikumpulkan dari tiga primata non-manusia dan satu partisipan manusia. Dalam uji klinis, subjek melakukan tugas gerakan seperti memposisikan kursor di layar komputer. Mereka kemudian merekam pengukuran, dan tim dapat menentukan bahwa dengan merekam subset sinyal otak spesifik aksi, gerakan seseorang dapat dikendalikan oleh antarmuka nirkabel. 

Faktor pemisah utama antara perangkat ini dan perangkat berkabel adalah isolasi, dengan perangkat berkabel mengumpulkan sinyal otak secara massal. 

Tim peneliti sekarang akan membangun implan berdasarkan pendekatan dan desain baru.