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 otak-komputer nirkabel untuk menyelesaikan tindakan ini, tetapi itu memerlukan sejumlah besar daya. Karena jumlah daya yang tinggi, 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 bekerja terus-menerus pada teknologi yang dapat mengarah pada pasien lumpuh untuk mengambil alih kembali kendali atas anggota tubuh mereka. Secara khusus, mereka telah bertujuan pada teknologi yang akan memungkinkan pasien ini untuk mengendalikan prostesis dan berinteraksi dengan komputer menggunakan pikiran mereka.

Antarmuka Otak-Komputer

Untuk mencapai ini, tim telah fokus pada meningkatkan antarmuka otak-komputer, yang merupakan perangkat yang dipasang 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 otak-komputer nirkabel, itulah saat terlalu banyak panas yang dihasilkan.

Tim insinyur listrik dan ilmuwan saraf, termasuk Krishna Shenoy, PhD, dan Boris Murmann, PhD, dan ahli bedah saraf dan ilmuwan saraf Jaimie Henderson, MD, telah menunjukkan cara yang mungkin untuk mencapai perangkat nirkabel yang dapat mengumpulkan dan mentransmisikan sinyal saraf yang akurat, semuanya dengan menggunakan sepertiga dari daya yang dibutuhkan 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 pascadoktor Dante Muratore, PhD dalam makalah yang diterbitkan di Nature Biomedical Engineering.

Mengisolasi Sinyal Saraf

Ilmuwan saraf dapat mengidentifikasi sinyal saraf tertentu 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 otak-komputer nirkabel yang dapat memproses dan mentransmisikan sinyal saraf yang diidentifikasi. Dengan mengisolasi sinyal, daya yang dibutuhkan berkurang, sehingga perangkat menjadi aman untuk dipasang 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 memosisikan kursor di layar komputer. Mereka kemudian merekam pengukuran, dan tim dapat menentukan bahwa dengan merekam subset sinyal otak yang spesifik tindakan, 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 membuat implan berdasarkan pendekatan baru dan desain.