Penggunaan robot dan neuroprostesis yang dikendalikan otak setiap hari adalah janji terpenting dari antarmuka mesin-otak (BMI) bagi orang-orang yang menderita cacat motorik parah. Sebuah studi baru oleh University of Texas di Austin mengambil langkah maju dalam antarmuka otak-mesin — sistem komputer yang mengubah aktivitas pikiran menjadi tindakan.
Dalam penelitian ini, beberapa penyandang disabilitas motorik dapat mengoperasikan kursi roda yang menerjemahkan pikirannya menjadi gerakan. Penelitian ini juga penting karena peralatan non-invasif yang digunakan untuk mengoperasikannya kursi roda.
José del R. Millán, profesor di Departemen Teknik Elektro dan Komputer Keluarga Chandra Cockrell School of Engineering, yang memimpin tim peneliti internasional, mengatakan, “Kami menunjukkan bahwa orang-orang yang akan menjadi pengguna akhir perangkat jenis ini dapat bernavigasi di lingkungan alami dengan bantuan a antarmuka otak-mesin. "
Gagasan tentang kursi roda bertenaga pikiran telah diselidiki selama bertahun-tahun. Namun, sebagian besar upaya bergantung pada orang yang bukan penyandang disabilitas atau rangsangan yang menyebabkan kursi roda mengendalikan penggunanya, bukan sebaliknya.
Dalam contoh ini, tiga orang penderita tetraplegia—ketidakmampuan menggerakkan lengan dan kaki karena cedera tulang belakang—mengoperasikan kursi roda dengan berbagai tingkat keberhasilan dalam lingkungan yang kacau dan alami. Antarmuka menangkapnya aktivitas otak, dan algoritme pembelajaran mesin mengubahnya menjadi instruksi untuk mengoperasikan kursi roda.
Para ilmuwan mencatat, “Ini adalah tanda kelayakan komersial masa depan untuk kursi roda bertenaga pikiran yang dapat membantu orang-orang dengan fungsi motorik terbatas.”
“Studi ini juga penting karena peralatan non-invasif yang digunakan untuk mengoperasikan kursi roda.”
Yang mengejutkan, para ilmuwan tidak menanamkan perangkat apa pun ke peserta atau menggunakan jenis rangsangan apa pun pada mereka. Peserta harus memakai topi dengan elektroda yang mencatat aktivitas listrik otak, yang dikenal sebagai electroencephalogram (EEG). Sinyal-sinyal listrik ini diperkuat dan ditransfer ke komputer, menerjemahkan pemikiran masing-masing peserta ke dalam tindakan.
Dua dinamika penting merupakan kontributor utama keberhasilan penelitian ini. Yang pertama melibatkan program pelatihan bagi pengguna.
Teknik memvisualisasikan pergerakan kursi diajarkan kepada pengguna dengan cara yang sama seperti mereka belajar menggerakkan tangan dan kaki. Aktivitas otak peserta penelitian berubah ketika mereka memberi perintah, dan para ilmuwan mampu memantau perubahan ini.
Kontributor kedua meminjam dari robotika. Untuk lebih memahami lingkungan sekitar, para ilmuwan melengkapi kursi roda mereka dengan sensor. Selain itu, mereka menggunakan perangkat lunak kecerdasan robotik untuk membantu kursi roda bergerak secara akurat dan aman dengan mengisi kekosongan dalam perintah pengguna.
Millan tersebut, “Cara kerjanya seperti menunggang kuda. Pengendara dapat menyuruh kudanya untuk berbelok ke kiri atau memasuki gerbang. Namun kudanya pada akhirnya harus menemukan cara optimal untuk melaksanakan perintah tersebut.”
Anggota tim dalam proyek ini termasuk Luca Tonin dari Universitas Padova di Italia; Serafeim Perdikis dari Universitas Essex di Inggris; Taylan Deniz Kuzu, Jorge Pardo, Thomas Armin Schildhauer, Mirko Aach dan Ramón Martínez-Olivera dari Ruhr-Universität Bochum di Jerman; Bastien Orset dari École polytechnique fédérale de Lausanne di Swiss; dan Kyuhwa Lee dari Wyss Center for Bio and Neuroengineering di Swiss.
Referensi Jurnal:
- Luca Tonin dkk. Belajar mengendalikan kursi roda yang digerakkan oleh BMI untuk penderita tetraplegia parah. iSains. DOI: 10.1016/j.isci.2022.105418
