Teknologi memungkinkan orang yang diamputasi mengendalikan lengan robot dengan pikiran mereka

Peneliti University of Minnesota Twin Cities telah mengembangkan teknologi yang lebih akurat dan kurang invasif yang memungkinkan orang yang diamputasi untuk menggerakkan lengan robot menggunakan sinyal otak mereka, bukan otot mereka.

Banyak kaki palsu komersial saat ini menggunakan sistem kabel dan sabuk pengaman yang dikendalikan oleh bahu atau dada, dan anggota badan yang lebih maju menggunakan sensor untuk menangkap gerakan otot halus pada anggota tubuh pasien yang ada di atas perangkat. Namun, kedua opsi tersebut bisa menjadi rumit, tidak intuitif, dan membutuhkan latihan berbulan-bulan bagi orang yang diamputasi untuk mempelajari cara memindahkannya.

Para peneliti di Departemen Teknik Biomedis Universitas, dengan bantuan kolaborator industri, telah menciptakan perangkat implan kecil yang menempel pada saraf tepi di lengan seseorang. Ketika dikombinasikan dengan komputer kecerdasan buatan dan lengan robot, perangkat ini dapat membaca dan menafsirkan sinyal otak, memungkinkan orang yang diamputasi ekstremitas atas untuk mengontrol lengan hanya dengan menggunakan pikiran mereka.

Makalah terbaru para peneliti diterbitkan dalam Journal of Neural Engineering, jurnal ilmiah peer-review untuk bidang interdisipliner rekayasa saraf.

“Ini jauh lebih intuitif daripada sistem komersial mana pun di luar sana,” kata Jules Anh Tuan Nguyen, peneliti pascadoktoral dan Ph.D. lulus. “Dengan sistem prostetik komersial lainnya, ketika orang yang diamputasi ingin menggerakkan jari, mereka tidak benar-benar berpikir untuk menggerakkan jari. Mereka mencoba mengaktifkan otot-otot di lengan mereka, karena itulah yang dibaca sistem. Karena itu, sistem ini membutuhkan banyak pembelajaran dan latihan. Untuk teknologi kami, karena kami menafsirkan sinyal saraf secara langsung, ia mengetahui niat pasien. Jika mereka ingin menggerakkan jari, yang harus mereka lakukan hanyalah memikirkan untuk menggerakkan jari itu.”

BACA JUGA :  Data COVID-19 yang hilang membuat kami tidak tahu apa-apa tentang lonjakan saat ini

Nguyen telah mengerjakan penelitian ini selama sekitar 10 tahun dengan Profesor Zhi Yang dari Departemen Teknik Biomedis Universitas Minnesota dan merupakan salah satu pengembang utama teknologi chip saraf.

Proyek ini dimulai pada tahun 2012 ketika Edward Keefer, seorang ilmuwan saraf industri dan CEO Nerves, Incorporated, mendekati Yang tentang membuat implan saraf yang dapat bermanfaat bagi orang yang diamputasi. Pasangan ini menerima dana dari Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) pemerintah AS dan sejak itu telah melakukan beberapa uji klinis yang sukses dengan orang yang benar-benar diamputasi.

Para peneliti juga bekerja sama dengan kantor Komersialisasi Teknologi Universitas Minnesota untuk membentuk sebuah perusahaan rintisan bernama Fasikl—plesetan dari kata “fascicle” yang mengacu pada sekumpulan serabut saraf—untuk mengkomersialkan teknologi tersebut.

“Fakta bahwa kami dapat memengaruhi orang-orang nyata dan suatu hari nanti meningkatkan kehidupan pasien manusia sangat penting,” kata Nguyen. “Menyenangkan bisa mengembangkan teknologi baru, tetapi jika Anda hanya melakukan eksperimen di laboratorium, itu tidak berdampak langsung kepada siapa pun. Itulah mengapa kami ingin berada di University of Minnesota, melibatkan diri kami dalam uji klinis. Selama tiga atau empat tahun terakhir, saya memiliki hak istimewa untuk bekerja dengan beberapa pasien manusia. Saya bisa menjadi sangat emosional ketika saya dapat membantu mereka menggerakkan jari mereka atau membantu mereka melakukan sesuatu yang mereka pikir sebelumnya tidak mungkin.”

Sebagian besar dari apa yang membuat sistem bekerja dengan sangat baik dibandingkan dengan teknologi serupa adalah penggabungan kecerdasan buatan, yang menggunakan pembelajaran mesin untuk membantu menafsirkan sinyal dari saraf.

“Kecerdasan buatan memiliki kemampuan luar biasa untuk membantu menjelaskan banyak hubungan,” kata Yang. “Teknologi ini memungkinkan kita untuk merekam data manusia, data saraf, secara akurat. Dengan data saraf semacam itu, sistem AI dapat mengisi celah dan menentukan apa yang terjadi. Itu hal yang sangat besar, untuk dapat menggabungkan teknologi chip baru ini dengan AI. Ini dapat membantu menjawab banyak pertanyaan yang tidak dapat kami jawab sebelumnya.”

BACA JUGA :  SpaceX merencanakan dua peluncuran Starlink pada hari Jumat dan Sabtu, jika cuaca memungkinkan – Spaceflight Now

Teknologi ini memiliki manfaat tidak hanya untuk orang yang diamputasi tetapi juga untuk pasien lain yang menderita gangguan saraf dan nyeri kronis. Yang melihat masa depan di mana operasi otak invasif tidak lagi diperlukan dan sinyal otak dapat diakses melalui saraf perifer.

Plus, chip implan memiliki aplikasi yang melampaui obat-obatan.

Saat ini, sistem membutuhkan kabel yang masuk melalui kulit untuk terhubung ke antarmuka AI eksterior dan lengan robot. Namun, jika chip tersebut dapat terhubung dari jarak jauh ke komputer mana pun, itu akan memberi manusia kemampuan untuk mengontrol perangkat pribadi mereka—mobil atau telepon, misalnya—dengan pikiran mereka.

“Beberapa dari hal-hal ini benar-benar terjadi. Banyak penelitian bergerak dari apa yang disebut kategori ‘fantasi’ ke dalam kategori ilmiah,” kata Yang. “Teknologi ini pasti dirancang untuk orang yang diamputasi, tetapi jika Anda berbicara tentang potensi sebenarnya, ini bisa berlaku untuk kita semua.”

Selain Nguyen, Yang, dan Keefer, kolaborator lain dalam proyek ini termasuk Associate Professor Catherine Qi Zhao dan peneliti Ming Jiang dari Departemen Ilmu dan Teknik Komputer Universitas Minnesota; Profesor Jonathan Cheng dari University of Texas Southwestern Medical Center; dan semua anggota kelompok Laboratorium Neuroelektronika Yang di Departemen Teknik Biomedis Universitas Minnesota.

Baca makalah lengkap berjudul, “Tangan neuroprostetik mandiri portabel dengan kontrol jari berbasis pembelajaran mendalam,” di situs web IOP Science.

Leave a Reply

Your email address will not be published.