Kenangan itu rewel. Saya telah berkeliling Atlantik Kanada selama tiga minggu terakhir, dan ingatan saya tentang perjalanan—tanggal, tempat, makanan, petualangan—tidak cocok dengan pin di Google Maps atau entri jurnal. Otak saya mempelajari pengalaman baru dan menyandikan ingatan—hanya saja tidak cukup kuat untuk bertahan bahkan seminggu.
Retensi memori semakin buruk seiring bertambahnya usia. Bagi orang-orang dengan cedera otak, seperti karena stroke atau trauma fisik pada otak, gangguan tersebut bisa sangat melemahkan. Bagaimana jika ada cara untuk secara artifisial meningkatkan kemampuan otak untuk menyimpan ingatan?
Idenya terdengar seperti Hitam Cermin episode. Tapi bulan ini, sebuah studi baru in Frontiers in Human Neuroscience memberikan beberapa bukti pertama bahwa "prostetik memori" adalah mungkin pada manusia. Prostetik bukanlah perangkat; melainkan serangkaian elektroda yang ditanamkan di dalam hippocampus—struktur yang terkubur jauh di dalam otak yang penting untuk memori episodik—yang mengkodekan kapan, di mana, dan bagaimana pengalaman kita sehari-hari.
Pengaturan bergantung pada tampilan memori yang sama sekali tidak romantis. Daripada gelombang kaya, rinci, kenangan emosional yang membanjiri otak kita, ia berpendapat bahwa ingatan hanyalah sinyal listrik yang dihasilkan oleh jalan raya saraf yang diatur dengan baik di dalam hipokampus. Jika kita dapat menangkap sinyal-sinyal ini saat seseorang sedang belajar, maka secara teori kita dapat memutar rekaman itu kembali ke otak—dalam bentuk sengatan listrik—dan berpotensi meningkatkan memori tersebut.
Tim membangun di atas karya mereka sebelumnya dari prosthetics memori rekayasa. Pada orang dengan epilepsi, mereka menunjukkan bahwa dengan memperkenalkan kembali sinyal saraf yang mengkode satu jenis memori dalam tugas tertentu, zap meningkatkan daya ingat lebih dari 50 persen.
Penelitian ini melibatkan kohort kecil. Tapi luar biasa, mereka yang menderita kehilangan memori sebelumnya menunjukkan peningkatan terbaik.
Untuk lebih jelasnya, tim tidak mengembangkan kamera video untuk memori. Sistem sebagian meniru proses normal hippocampus untuk pengkodean memori dan mengingat, yang bisa sangat subjektif dan agak tidak dapat diandalkan. Prostetik memori serupa mungkin tidak berfungsi dengan baik di dunia nyata, tempat kita terus-menerus dibombardir dengan pengalaman baru dan kenangan.
Yang mengatakan, penelitian ini menunjukkan cara untuk membantu orang dengan demensia, Alzheimer, atau penyebab lain dari kehilangan memori mempertahankan potongan hidup mereka yang seharusnya bisa hilang.
“Ini sekilas ke masa depan tentang apa yang mungkin bisa kita lakukan untuk memulihkan ingatan,” tersebut Dr Kim Shapiro di University of Birmingham, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, untuk MIT Technology Review.
Bagaimana Apakah Ini Bekerja?
Semuanya bermuara pada pulsa listrik yang mengelilingi hippocampus dan di dalamnya.
Mari kita perbesar. Hippocampus, struktur berbentuk kuda laut, sering digambarkan sebagai pusat kenangan monolitik. Tapi—masukkan analogi makanan—daripada sepotong keju yang seragam, ini lebih seperti saus keju berlapis-lapis, dengan pulsa listrik mengalir melalui lapisan yang berbeda saat mengkodekan, menyimpan, dan mengingat ingatan.
Untuk prostetik memori, tim fokus pada dua wilayah tertentu: CA1 dan CA3, yang membentuk sirkuit saraf yang sangat saling berhubungan. Dekade kerja pada hewan pengerat, primata, dan manusia telah menunjuk jalan raya saraf ini sebagai inti untuk pengkodean ingatan.
Anggota tim yang dipimpin oleh Drs. Dong Song dari University of Southern California dan Robert Hampson di Wake Forest School of Medicine, tidak asing dengan prosthetics memori. Dengan "insinyur bio memori" Dr. Theodore Berger—yang telah bekerja membajak sirkuit CA3-CA1 untuk peningkatan memori selama lebih dari tiga dekade—tim impian ini meraih kesuksesan pertama mereka pada manusia pada tahun 2015.
Ide utamanya sederhana: meniru sinyal hippocampus dengan pengganti digital. Ini bukan tugas yang mudah. Tidak seperti sirkuit komputer, sirkuit saraf non-linear. Ini berarti bahwa sinyal seringkali sangat bising dan tumpang tindih dalam waktu, yang memperkuat—atau menghambat—sinyal saraf. Seperti yang dikatakan Berger pada saat itu: "Ini adalah kotak hitam yang kacau."
Untuk memecahkan kode memori, tim mengerjakan dua algoritma. Yang pertama, yang disebut model decoding memori (MDM), mengambil rata-rata pola listrik di beberapa orang saat mereka membentuk ingatan. Yang lain, yang disebut multi-input, multi-output (MIMO), sedikit lebih canggih, karena menggabungkan pola listrik input dan output — yaitu, sirkuit CA3-CA1 — dan meniru sinyal-sinyal itu di ruang dan waktu. Secara teori, denyut kedua sinyal listrik berdasarkan MDM dan MIMO kembali ke hippocampus harus memberikan dorongan.
Dalam serangkaian percobaan, pertama pada tikus dan monyet, lalu masuk manusia sehat, tim menemukan bahwa prosthetics memori mereka dapat meningkatkan memori ketika sirkuit saraf sementara terganggu, seperti dengan obat-obatan. Tapi melewati sirkuit yang terluka tidak cukup — yang mereka inginkan adalah prostetik memori sejati yang bisa menggantikan hipokampus jika rusak.
A Whole New World
Studi baru mendapat manfaat dari sumber ilmu saraf yang berharga: orang dengan epilepsi yang memiliki elektroda yang ditanamkan ke daerah yang berhubungan dengan memori di otak mereka. Implan, jauh di dalam otak, membantu ahli bedah saraf melacak sumber kejang orang. Di antara 25 peserta yang dipilih, beberapa tidak menunjukkan gejala selain epilepsi, sedangkan yang lain mengalami cedera otak ringan hingga sedang.
Berikut tesnya. Para peserta diperlihatkan gambar di layar, kemudian setelah penundaan, mereka diperlihatkan gambar yang sama dengan hingga tujuh alternatif berbeda. Tujuan mereka adalah untuk memilih gambar yang sudah dikenal. Setiap peserta dengan cepat bersepeda melalui 100-150 percobaan, di mana aktivitas hippocampal mereka direkam untuk menangkap memori jangka pendek mereka.
Setelah setidaknya 15 menit, para peserta diperlihatkan 3 gambar dan diminta untuk memberi peringkat keakraban masing-masing. Ini adalah tugas yang rumit: satu adalah contoh gambar dari percobaan, satu lagi alternatif yang tampak familier, dan satu lagi yang belum pernah terlihat sebelumnya. Hal ini dimaksudkan untuk menangkap memori jangka panjang mereka.
Melaju dengan cepat. Suatu hari antara melepas elektroda, para peserta menjalani putaran tes memori yang serupa dengan yang sebelumnya. Beberapa orang menerima rangsangan listrik berdasarkan sinyal saraf mereka sendiri, diproses oleh algoritma MDM atau MIMO. Yang lain disengat dengan pulsa acak. Kelompok terakhir tidak mendapat rangsangan sama sekali.
Secara keseluruhan, merangsang otak orang dengan epilepsi meningkatkan kinerja memori sekitar 15 persen. Mereka yang berdenyut dengan MDM—yang menggunakan sinyal listrik rata-rata—memiliki sedikit peningkatan sebesar 13.8 persen. Sebaliknya, model MIMO, yang meniru sinyal saraf dari setiap hippocampus, membuat kinerjanya meningkat sebesar 36 persen.
“Terlepas dari fungsi memori dasar (gangguan vs normal), model MIMO menghasilkan setidaknya dua kali lipat fasilitasi dibandingkan dengan model MDM,” kata tim.
Jalan Panjang Di Depan
Meskipun menjanjikan, penelitian ini hanyalah langkah kecil berikutnya menuju prostetik hipokampus. Karena para peserta telah melepas elektroda mereka setelah tes kedua, kami tidak tahu apakah—atau untuk berapa lama—efeknya bertahan, atau apakah stimulasi terus menerus diperlukan.
Sementara prostetik memori dapat bermanfaat bagi penderita Alzheimer, lebih banyak detail perlu diselesaikan. Pengaturan elektroda di sini relatif sederhana—apakah microarray atau perangkat non-invasif dapat dilakukan? Jika demikian, apakah perangkat harus dihidupkan 24/7? Lagi pula, kita tidak mengingat semua ingatan kita—ada semacam "pembersihan" sinaptik yang diperkirakan terjadi selama tidur.
Untuk saat ini, teknologinya masih jauh dari siap untuk digunakan secara klinis. Tapi itu sekilas tentang apa yang bisa terjadi. Setidaknya penelitian menunjukkan bahwa, mirip dengan yang dikendalikan otak kaki palsu, chip memori bukan hal yang mustahil bagi orang yang paling membutuhkannya.
