Tangan Bionik Dikendalikan Otak, Teknologi untuk Amputasi

JAKARTA — Tangan bionik yang mengikuti perintah otak membantu Jesse Sullivan kembali mengambil benda dengan gerakan yang terasa lebih alami. Teknologi ini memanfaatkan saraf yang dialihkan ke otot dada, lalu membaca sinyal otot untuk menggerakkan tangan buatan.

Sullivan kehilangan kedua lengannya akibat kecelakaan kabel listrik di kampung halamannya, Dayton, Tennessee. Ia menggunakan dua prostesis dengan sistem kendali berbeda: satu digerakkan lewat sakelar di dagu dan rompi, sedangkan perangkat lainnya menangkap sinyal dari otot dada.

Bagi orang yang kehilangan anggota tubuh, perbedaan itu terasa nyata dalam kegiatan sehari-hari. Sullivan mengatakan tangan buatan dengan kendali listrik dapat mengambil benda kecil, termasuk koin, dari lantai atau meja. Gerakannya juga membantu saat ia hendak meraih benda berbentuk bulat.

Tangan bionik membaca sinyal dari otot dada

Teknik tersebut dikembangkan oleh Dr. Todd Kuiken dan rekan-rekannya di Rehabilitation Institute of Chicago. Dokter bedah mengalihkan ujung saraf yang sebelumnya mengendalikan lengan Sullivan ke otot di dadanya. Saraf itu kemudian tumbuh ke dalam otot dan membentuk jalur baru bagi sinyal dari otak.

Ketika Sullivan membayangkan menutup tangan, saraf yang sebelumnya mengirim perintah ke tangan membuat bagian otot dadanya berkontraksi. Kontraksi itu menghasilkan sinyal listrik yang dideteksi sensor kecil di dalam rompi penyangga. Sistem lalu menerjemahkan sinyal tersebut menjadi gerakan pada tangan atau siku buatan.

“Jadi dia berpikir ‘tutup tangan’, otot berkontraksi, tangan buatan menutup,” kata Kuiken. Ia menggambarkan prosedur itu sebagai upaya menyambungkan kembali jalur kendali tubuh. Otot berfungsi sebagai penguat biologis bagi sinyal saraf yang sebelumnya menuju lengan.

Sullivan menjelaskan bahwa ia membayangkan tangannya masih ada, lalu menggunakan bayangan gerak siku dan tangan untuk mengendalikan prostesis. Perintah yang terasa langsung itu berbeda dari penggunaan sakelar mekanis. Namun perangkatnya belum sempurna; Sullivan datang ke Chicago untuk penyesuaian pada pemasangan prostesis.

Lebih mandiri, tetapi kendali masih dikembangkan

Manfaatnya bukan sekadar gerakan yang lebih intuitif. Sullivan mengatakan prostesis baru membuatnya mampu melakukan lebih banyak hal sendiri. Untuk benda yang agak berat, kait mekanis pada perangkat lama bisa kesulitan mengangkatnya dan membuka kembali saat batas kemampuannya terlampaui. Tangan dengan kendali listrik memberinya pilihan gerak yang berbeda.

Dampaknya terasa pada tugas sederhana yang sering menentukan kemandirian seseorang: mengambil benda dari permukaan, memegang objek berbentuk bulat, atau mengangkat barang tanpa harus terus bergulat dengan alat.

Bahan sumber tidak merinci biaya, ketersediaan, maupun apakah teknologi ini sudah dapat diakses pasien di Indonesia. Karena itu, kisah Sullivan menunjukkan potensi pendekatan tersebut, bukan bukti bahwa perangkatnya telah tersedia luas.

Kuiken mengatakan timnya saat itu memakai satu saraf untuk satu bagian otot demi memperoleh satu sinyal kendali. Padahal saraf yang dahulu menuju tangan membawa perintah lebih rumit, termasuk untuk menggerakkan jari dan ibu jari. Ia melihat pemrosesan sinyal yang lebih maju sebagai salah satu jalan untuk memperluas kendali prostesis.

“Kami senang dengan apa yang sudah kami capai, tetapi ada potensi untuk melakukan lebih baik,” ujar Kuiken. Pernyataan itu menggambarkan batas sekaligus arah pengembangan: sinyal yang kini menghasilkan gerakan dasar mungkin kelak dapat dimanfaatkan untuk kendali yang lebih rinci, tetapi sumber tidak menyebut bahwa kemampuan lanjutan itu sudah tercapai.

Eksperimen lain membaca aktivitas otak

Tom Bearden juga melaporkan penelitian Miguel Nicolelis, neurolog di Duke, yang mengambil pendekatan berbeda. Timnya melewati sistem otot dan meneliti aktivitas neuron secara langsung pada monyet. Elektroda dengan kabel tipis dipasang pada permukaan otak, lalu dihubungkan ke komputer.

Dalam percobaan itu, monyet belajar memakai joystick untuk menggerakkan kursor menuju sasaran pada layar. Komputer merekam hubungan antara aktivitas otak dan gerakan tangan. Perangkat lunak kemudian menerjemahkan pola tersebut menjadi perintah untuk lengan robot.

Tantangannya, gerakan tidak dikendalikan oleh satu titik tunggal di otak. Aktivitas yang berkaitan dengan gerak tersebar dalam sistem motorik. Nicolelis menjelaskan, “Tidak ada satu lokasi pusat di otak tempat informasi ini disimpan atau dihitung.” Ia menyebut kemampuan membaca kerja rangkaian otak secara langsung sebagai gambaran yang sebelumnya sulit diperoleh.

Uji penting terjadi ketika joystick diputus. Monyet mula-mula tetap menggerakkan tangannya, tetapi kursor tidak lagi merespons gerakan itu. Bahan sumber yang tersedia berhenti sebelum menjelaskan apa yang terjadi setelahnya, sehingga hasil lanjutan percobaan tidak dapat dipastikan dari laporan tersebut.

Dua pendekatan itu memperlihatkan jalur riset yang berbeda: satu memanfaatkan saraf dan otot untuk mengendalikan prostesis, sementara yang lain menerjemahkan aktivitas otak melalui komputer.

Dalam laporan Tom Bearden, Sullivan disebut sebagai orang pertama yang menerima cangkok saraf-otot semacam itu dan memakainya untuk mengendalikan anggota tubuh buatan. Ia dapat mengambil koin dari lantai atau meja dengan prostesis listrik.