Orang yang lumpuh sekarang memiliki kesempatan untuk memulihkan gerakan anggota badan dengan mengendalikan kekuatan pikiran. Sekelompok peneliti dari Case Western Reserve University telah mengembangkan sistem implan pertama untuk aktivitas perekaman dan stimulasi otot otak, yang mengembalikan pergerakan tangan dan tangan pada pasien lumpuh.
Sistem ini mencakup antarmuka neuro-komputer dengan elektroda rekaman yang tertanam di tengkorak dan stimulasi listrik fungsional (
FES ). Orang pertama yang menguji teknologi itu adalah warga Cleveland yang berusia 56 tahun, Bill Kochevar, yang lumpuh di bawah bahunya akibat kecelakaan. Dengan bantuannya, dia memulihkan gerakan lengan dan tangan.
“Penelitian kami pada tahap awal, tetapi kami percaya bahwa neuro prosthesis ini dapat menawarkan pada orang lumpuh kemampuan untuk mengembalikan fungsi tangan untuk kegiatan sehari-hari. Sekarang teknologi ini memungkinkan orang lumpuh untuk mencapai suatu objek dan mengambilnya, yaitu, dia bisa makan dan minum. Dengan pengembangan lebih lanjut, teknologi ini dapat memberikan kontrol yang lebih tepat, memperluas jangkauan tindakan yang memungkinkan, ”kata pemimpin penulis penelitian, Bolu Ajiboye.
Eksperimen Kochevar adalah bagian dari program uji klinis BrainGate, yang dilakukan oleh konsorsium lembaga akademik dan medis yang mengevaluasi keamanan dan efektivitas sistem antarmuka komputer-neuro pada orang dengan kelumpuhan. Penelitian BrainGate lainnya telah menunjukkan bahwa orang dapat
mengontrol kursor di layar komputer atau dengan
lengan robot .
Jonathan Miller, asisten profesor bedah saraf di Fakultas Kedokteran Universitas Case Western Reserve, memimpin sebuah tim ahli bedah yang menanamkan dua array elektroda 96-kanal ke permukaan otak. Kemudian mereka menanamkan 36 elektroda dari sistem FES, yang merevitalisasi otot-otot di lengan atas dan bawah.
Array merekam sinyal otak ketika Kochevar mewakili gerakan tangan atau lengannya secara keseluruhan. Antarmuka neurokomputer menerjemahkan informasi yang direkam dari sinyal otak tentang gerakan apa yang ingin ia buat, dan kemudian dikonversi oleh sistem FES menjadi pola pulsa listrik untuk mengendalikan sistem stimulasi listrik.
Pulsa yang dikirim melalui elektroda FES mengaktifkan otot yang mengontrol bahu, siku, dan pergelangan tangan. Untuk mengatasi gravitasi, yang sebaliknya tidak akan memungkinkannya untuk mengangkat dan mengulurkan tangannya, Kochevar menggunakan dukungan seluler untuk tangannya, yang juga di bawah kendali otaknya.
Sebelum implantasi, Kochevar pertama kali belajar menggunakan sinyal otaknya untuk menggerakkan tangannya dalam realitas virtual di layar komputer. Ketika kemampuan Kochevar untuk menggerakkan lengan virtualnya meningkat selama empat bulan ke depan pelatihan, para peneliti menyarankan bahwa ia akan dapat mengendalikan lengan dan tangannya.
Atrofi otot delapan tahun membutuhkan rehabilitasi. Peneliti melakukan prosedur siklik untuk stimulasi listrik pada lengan dan tangan Kochevar. Selama 45 minggu, kekuatannya, rentang gerak dan daya tahannya telah meningkat secara signifikan. Ketika ia mencoba menggerakkan tangannya, para ilmuwan mengatur pola stimulasi untuk mengembangkan kemampuan motoriknya.
Sekarang pasien dapat memaksa setiap pikiran di sendi tangan kanannya untuk bergerak secara individual. Atau, hanya dengan memikirkan makanan atau minuman, ia membawa otot-otot ke dalam gerakan yang terkoordinasi. Ketika diminta untuk menjelaskan bagaimana dia memerintahkan gerakan tangannya, Kochevar menjawab: "Saya membuatnya bergerak tanpa usaha khusus. Saya hanya memikirkannya dan berhasil. ”
Peneliti mencatat bahwa pencapaian yang diperlukan untuk menggunakan teknologi di luar laboratorium tidak begitu jauh dari kenyataan. Saat ini, pekerjaan sedang dilakukan untuk membuat implan nirkabel untuk otak, dan para peneliti meningkatkan skema decoding dan stimulasi yang diperlukan untuk lebih akurat menentukan gerakan. Sistem FES yang sepenuhnya dapat ditanamkan telah dikembangkan dan sedang diuji dalam uji klinis terpisah.
Teknologi penelitian BrainGate awalnya dikembangkan di Brown University di laboratorium John Donoghue, sekarang pendiri Wyss Bio dan Neuroengineering Center di Jenewa. Elektroda rekaman yang dapat diimplan, yang dikenal sebagai larik Utah, pada awalnya dirancang oleh Richard Norman, Profesor Bioteknologi Emeritus di Universitas Utah.
doi:
http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(17)30601-3