Prostesis Saraf Bantu Amputee Kontrol Tangan dengan Pikiran

CHICAGO — Prostesis saraf mulai memperlihatkan hasil yang nyata bagi amputee yang ingin kembali menggerakkan tangan secara lebih alami. Di Chicago, Jesse Sullivan memakai lengan mekanis yang bisa ia kendalikan lewat sinyal dari tubuhnya sendiri, bukan hanya lewat sakelar dan tuas seperti prostesis lama.

Teknologi ini dilaporkan Tom Bearden dalam liputan yang menyorot langkah baru di dunia prostetik. Sullivan, yang kehilangan kedua lengannya dalam kecelakaan jaringan listrik dua tahun lalu di Dayton, Tennessee, menjadi orang pertama yang menerima cangkok saraf-otot dan memakainya untuk mengendalikan anggota gerak buatan.

Prostesis saraf dan cara kerja sinyal tubuh

Perbedaan paling besar ada pada cara tubuh memberi perintah. Prostesis di bahu kanan Sullivan masih memakai teknologi lama, dengan kontrol dari dagu dan sakelar di dalam rompi. Sementara prostesis di bahu kirinya bekerja dengan cara yang jauh lebih canggih.

Dokter Todd Kuiken dan timnya di Rehabilitation Institute of Chicago memindahkan ujung saraf yang dulu mengendalikan lengan Sullivan ke otot-otot di dada. Saraf itu lalu tumbuh masuk ke otot. Dari situ, otak Sullivan tetap bisa memberi perintah, lalu otot dada menjadi penerjemah sinyal itu untuk menggerakkan lengan mekanis.

Kuiken menjelaskan mekanismenya dengan sederhana. Saat Sullivan berpikir untuk menutup tangan, saraf yang dulu dipakai untuk itu membuat otot dada berkontraksi kecil. Kontraksi itu ditangkap dua antena kecil di atas otot, lalu sistem membaca sinyalnya dan memberi perintah untuk menutup tangan buatan.

“We rewired him,” kata Dr. Todd Kuiken. Ia juga menyebut otot dipakai sebagai biological amplifier dari sinyal saraf, sehingga mesin bisa membaca niat gerak dengan lebih presisi.

Kalimat itu terdengar ekstrem. Tapi di laboratorium, itu berarti satu hal sederhana: tubuh manusia masih punya jalur untuk bicara dengan mesin. Dan jalur itu kini mulai dipakai sebagai dasar prostesis saraf generasi baru.

Kenapa hasil ini penting bagi amputee

Bagi Sullivan, perbedaan antara prostesis lama dan prostesis yang terhubung lewat saraf terasa jelas dalam aktivitas harian. Ia bisa mengangkat benda kecil seperti koin dari lantai atau meja dengan sisi elektrik, sesuatu yang sulit dilakukan dengan alat lama karena harus bergulat dengan mekanisme hook.

Ia juga menjelaskan bahwa prostesis non-elektrik punya batas saat mengangkat benda yang lebih berat. Jika beban melewati kapasitas tertentu, hook bisa terbuka dan menjatuhkan benda yang sedang dipegang. Prostesis di sisi lain tidak mengalami kendala yang sama dalam situasi itu.

Di titik ini, dampaknya terasa sangat nyata. Teknologi seperti ini tidak cuma soal demo laboratorium atau kemajuan medis di atas kertas. Bagi pengguna amputasi, kontrol yang lebih halus berarti lebih banyak hal bisa dilakukan sendiri, dari memungut benda kecil sampai memegang objek yang agak berat tanpa terlalu banyak perjuangan.

Itulah yang membuat prostesis saraf penting. Ia mengubah pengalaman memakai anggota gerak buatan dari sekadar alat bantu menjadi sesuatu yang lebih dekat ke gerakan tubuh biasa. Buat industri alat kesehatan, arah ini juga menunjukkan bahwa masa depan prostetik tidak lagi berhenti pada kait dan sakelar.

Langkah berikutnya dari riset prostesis saraf

Kuiken belum menganggap teknologi ini selesai. Saat ini, sistem yang dipakai baru memakai satu saraf untuk satu segmen otot demi mendapatkan satu sinyal kontrol. Namun ia melihat peluang untuk mengembangkan kendalinya lebih jauh.

Menurut Kuiken, saraf yang dulu terhubung ke tangan sebenarnya melakukan lebih banyak hal daripada sekadar membuka dan menutup. Saraf itu juga mengatur jari-jari secara individual, termasuk ibu jari. Karena itu, dengan pemrosesan sinyal yang lebih maju, kontrol prostesis bisa dibuat jauh lebih baik dari yang ada sekarang.

Di jalur lain, Miguel Nicolelis, seorang neurolog di Duke, menempuh pendekatan yang lebih radikal. Ia membypass sistem otot sepenuhnya dan meneliti tembakan neuron di otak monyet dengan elektroda kecil yang ditanam di permukaan otak, lalu dihubungkan ke komputer.

Dalam eksperimennya, monyet dilatih bermain gim video sederhana memakai joystick. Komputer merekam pola aktivitas otak saat hewan itu menggerakkan joystick untuk mengejar target di layar. Dari situ, sistem belajar menghubungkan aktivitas otak dengan gerakan tangan.

Nicolelis menekankan bahwa tidak ada satu titik pusat tunggal di otak yang menyimpan seluruh informasi gerak. Ia mengatakan, “There’s no central single location in the brain where this information is stored or this information is computed.” Ia juga menambahkan bahwa untuk waktu yang sangat lama, gambar cara kerja sirkuit otak secara real time memang tidak bisa didapatkan.

Setelah pola itu terbaca, perangkat lunak menerjemahkannya menjadi perintah untuk lengan robot. Momen penting datang ketika joystick dilepaskan. Monyet sempat tetap menggerakkannya, lalu cepat sadar bahwa kursor tak lagi merespons. Sesudah itu, hewan tersebut mulai menggerakkan kursor dengan cara lain.

Langkah berikutnya dari riset seperti ini akan menentukan seberapa jauh kontrol bisa dibawa. Bila sinyal saraf, otot, dan komputer bisa disatukan dengan lebih presisi, prostesis saraf berpeluang bergerak dari alat bantu fungsional menjadi bagian yang benar-benar menyatu dengan niat gerak penggunanya.