Pengembangan perangkat bionik "yang dikendalikan pikiran" bergerak selangkah lebih dekat hari ini dengan penerbitan a Makalah Bioteknologi Alam menggambarkan bagaimana stent kecil, panjang 3cm yang mengandung elektroda 12 suatu hari dapat membantu orang yang hidup dengan cedera tulang belakang berjalan dengan kekuatan pikiran.

Perangkat, yang disebut "stentrode", dimasukkan ke dalam vena jugularis di leher dan mendorong vena hingga mencapai korteks motorik otak, yang bertanggung jawab untuk aktivitas otot.

Saya telah menjadi bagian dari tim orang-39 mengembangkan dan menguji perangkat, dan kami sekarang merencanakan uji klinis tahun depan di Victoria.

Bagaimana cara kerjanya?

Posisi stentrode, di samping korteks motorik, memungkinkannya untuk menerima sinyal saraf yang memulai gerakan. Ini mengirimkan sinyal-sinyal ke microNads 12 ke antarmuka komputer.

Universitas Melbourne. sumber

Di sini, sinyal-sinyal tersebut diterjemahkan menjadi informasi yang dapat memanipulasi apa pun dari kaki palsu bionik menjadi exoskeleton seluruh tubuh, kerangka eksternal tipe transformator.

Pekerjaan ini dibangun berdasarkan penelitian sebelumnya, yang ditemukan di 2002 monyet bisa memindahkan kursor komputer dengan kekuatan pikiran. Ini menunjukkan bahwa secara teori dimungkinkan untuk mengendalikan anggota tubuh bionik menggunakan pemikiran saja.

Selanjutnya, peneliti menggunakan perangkat elektroda, seperti Array elektroda Utah, dan secara operasi menanamkannya tepat di bawah tengkorak ke dalam korteks pada manusia. Perangkat ini menghasilkan hasil yang luar biasa, termasuk kemampuan untuk pasien lumpuh untuk mengoperasikan anggota tubuh bionik jarak jauh, sepenuhnya terpisah dari tubuh, dan untuk menyesap kopi. Perangkat ini masih dikembangkan oleh sebuah perusahaan bernama BrainGate.

Namun, penyisipan perangkat ini memerlukan operasi otak besar yang membawa risiko infeksi, dan penolakan kekebalan tubuh. Array elektroda yang ditanamkan secara bedah juga dapat menyebabkan peradangan otak dan mengalami penurunan kualitas sinyal selama enam bulan hingga satu tahun.

Stentrode bertujuan untuk mengatasi masalah ini. Dengan duduk di dalam pembuluh darah otak, stentrode menjadi dimasukkan ke dalam dinding pembuluh darah, melindunginya dari sel-sel kekebalan otak. Studi praklinis kami menunjukkan bahwa sinyal otak yang diambil stentrode menjadi lebih bersih dan kuat seiring berjalannya waktu saat penggabungan pembuluh darah ini terjadi.

Langkah selanjutnya: menanamkan pasien

Pasien pertama yang menerima implan stentrode adalah orang-orang yang menderita cedera tulang belakang dan berakhir dengan quadriplegia.

Sebelum menerima implan, pasien akan menjalani pemindaian MRI fungsional. Mereka akan diminta untuk membayangkan menggerakkan tangan mereka ke kiri dan ke kanan, ke atas dan ke bawah, dan membayangkan menggerakkan tangan mereka ke arah target di layar komputer.

Ini akan menghasilkan peta virtual dari korteks motor yang dapat dituju oleh ahli bedah selama operasi implantasi stentrode, untuk memastikan perangkat menutupi wilayah yang sesuai dari korteks motorik.

Kemudian otak pasien sendiri akan memulai paradigma belajar, sangat mirip dengan belajar memainkan instrumen, atau keterampilan motorik baru. Neuron di korteks motor akan menyala sebagai respons terhadap pemikiran pasien, yang kemudian akan diterjemahkan ke dalam gerakan kursor, anggota tubuh bionik, atau exoskeleton.

Awalnya gerakan-gerakan itu akan tersentak-sentak, tidak terkoordinasi dan menghasilkan hasil yang salah. Tetapi melalui proses coba-coba, sifat neuroplastik otak akan memungkinkannya untuk memperbaiki aktivitas saraf, akhirnya memungkinkan aktivitas terkoordinasi seperti minum kopi, atau berjalan dengan bantuan exoskeleton.

Kemungkinan penggunaan lainnya

Sistem pembuluh darah otak yang sangat bercabang berarti stentrode berpotensi disimpan di pembuluh lain untuk mengobati berbagai penyakit.

Ini memiliki potensi untuk memprediksi kejang epilepsi, misalnya, jika ditempatkan di daerah otak yang menimbulkan kejang. Aktivitas saraf otak berubah dengan cara yang dapat diprediksi sebelum timbulnya kejang. Stentrode dapat menangkap sinyal peringatan ini, memperingatkan pasien untuk menghentikan aktivitas apa pun yang dapat membahayakan mereka atau orang lain, seperti mengemudi atau berenang.

Stentrode juga dapat digunakan sebagai perangkat neurostimulasi. Terapi saat ini untuk penyakit Parkinson termasuk stimulasi otak-dalam (DBS) untuk melepaskan dopamin yang diperlukan untuk gerakan halus dan terkoordinasi. Menggunakan stentrode sebagai stimulator alternatif akan meringankan risiko menanamkan stimulator jauh ke dalam otak.

Perangkat ini juga dapat membantu orang dengan penyakit neuron motorik (MND) yang dirampok dari kemampuan untuk bergerak, berbicara, makan dan akhirnya bernapas. Pada tahap di mana orang kehilangan kemampuan untuk berkomunikasi, stentrode dapat digunakan untuk menyediakan antarmuka bagi orang untuk mengendalikan komputer. Ini bisa memberi mereka bulan atau tahun berharga di mana mereka dapat terus berkomunikasi dengan orang yang mereka cintai.

Uji klinis pada manusia pertama stentrode dijadwalkan untuk 2017. Asalkan kita melihat hasil yang diantisipasi, kami berharap bahwa versi teknologi yang tersedia secara komersial akan tersedia di paruh pertama 2020s.

Sementara itu, salah satu tujuannya adalah untuk menambahkan lebih banyak elektroda, memungkinkan kontrol yang lebih baik bagi pasien yang lumpuh untuk tidak hanya berjalan lagi, tetapi mendapatkan gerakan jari yang halus. Bisakah suatu hari kita melihat virtuoso biola yang "lumpuh"? Kita dapat mencoba.