Selamat Datang di Era Cyborg: Implan Otak Mengubah Kehidupan Tahun Ini

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Tahun ini memunculkan perpaduan luar biasa antara implan otak yang dapat merekam, memecahkan kode, dan mengubah aktivitas otak.

Kedengarannya seperti déjà vu—antarmuka otak-mesin juga hidup tanpa biaya sewa di kepala saya pengumpulan tahun lalu, tapi untuk alasan yang bagus. Para ilmuwan saraf sedang membangun chip elektronik yang semakin canggih dan fleksibel yang secara mulus mengintegrasikan kecerdasan mesin dengan otak dan sumsum tulang belakang kita dengan kecepatan yang memecahkan rekor. Apa yang dulunya merupakan fiksi ilmiah—misalnya, membantu orang lumpuh mendapatkan kembali kemampuan mereka untuk berjalan, berenang, dan berkayak—kini menjadi kenyataan.

Tahun ini, implan otak semakin mengubah kehidupan banyak orang. Saus yang tidak terlalu rahasia? AI.

Satu implan di sumsum tulang belakang pasien penyakit Parkinson—yang secara perlahan menghancurkan sejenis sel otak untuk merencanakan gerakan—menerjemahkan niatnya untuk bergerak. Setelah beberapa dekade, pria tersebut dapat kembali berjalan menyusuri jalan tepi pantai dengan mudah. Studi ini membuka jalan bagi pemulihan pergerakan pada gangguan otak lainnya—misalnya Penyakit Lou Gehrig, di mana koneksi saraf ke otot perlahan-lahan hancur, atau pada orang yang mengalami kerusakan otak akibat stroke.

Percobaan lain menggunakan stimulasi listrik untuk meningkatkan memori jangka pendek pada orang yang hidup dengan cedera otak traumatis. Zaps yang diatur waktunya dengan cermat meningkatkan rentang perhatian beberapa dekade setelah cedera—memungkinkan peserta melakukan banyak tugas sehari-hari dan menekuni hobi seperti membaca.

Implan otak juga berkembang pesat sebagai alat diagnostik. Satu studi menggunakan implan untuk memecahkan kode pola gelombang otak yang terkait dengan depresi dan berpotensi memprediksi kekambuhan. Studi ini menguraikan bagaimana sinyal otak berbeda antara otak yang sehat dan otak yang tertekan, yang dapat menginspirasi algoritma yang lebih baik untuk menjauhkan aktivitas otak dari depresi.

Namun mungkin kemajuan terbesar terjadi pada penguraian kode ucapan—teknologi itu menerjemahkan pikiran ke dalam kata dan kalimat. Teknologi ini mendukung orang-orang yang kehilangan kemampuan berbicara, memberi mereka cara alternatif untuk berkomunikasi dengan orang-orang terkasih.

Berikut adalah sorotan tahun 2023 dari generasi baru “membaca otak” implan.

Pikiran ke Teks

Kami berbicara dengan kecepatan sekitar 150 kata per menit. Ini adalah standar yang tinggi untuk implan otak.

Banyak kelainan neurologis, seperti stroke, kelumpuhan, atau sindrom terkunci, merampas kemampuan seseorang untuk berbicara—meskipun pikirannya masih koheren. Awal tahun ini, tim Stanford membantu seorang wanita berusia 67 tahun memulihkan kemampuan bicaranya dengan 62 kata per menit, tiga kali lebih cepat dari kecepatan implan sebelumnya. Wanita tersebut kehilangan suaranya karena penyakit Lou Gehrig, yang secara perlahan mengikis kemampuan otak untuk mengontrol otot untuk berbicara, bergerak, dan akhirnya bernapas.

Penelitian menggunakan perpustakaan kata yang sangat banyak untuk memecahkan kode ucapannya dari dua sumber: aktivitas listrik di area Broca, “pusat bahasa” otak, dan dari otot di sekitar mulutnya. Sinyal-sinyal ini dimasukkan ke dalam jaringan saraf berulang—sejenis algoritme pembelajaran mendalam—untuk membedakan elemen dasar ucapan. Hanya dalam tiga hari, sistem mampu memecahkan kode pikiran wanita tersebut dengan kecepatan tinggi—walaupun ada kesalahan.

Sistem lain menjadi lebih baik. Daripada menggunakan elektroda yang menembus otak, perangkat tersebut—yang disebut ECoG untuk elektrokortikografi—terdiri dari elektroda kecil seperti pelat yang ditempatkan di permukaan otak untuk menangkap sinyal listrik. Itu masih perlu ditanamkan di bawah tengkorak tetapi membatasi kerusakan pada jaringan sensitif otak. Setiap elektroda, kira-kira seukuran kepala paku payung, dapat merekam sinyal saraf berkualitas tinggi.

ECoG adalah pertama kali digunakan pada pergantian abad ini untuk merekam sinyal ucapan dan gerakan pada penderita epilepsi. Ini segera berkembang menjadi perangkat yang memungkinkan seseorang dengan sindrom terkunci untuk mengkomunikasikan pemikiran mereka menggunakan implan di rumah.

Yang baru adalah pengenalan AI. Beberapa algoritme menerjemahkan aktivitas otak dari gerakan vokal—misalnya, posisi lidah dan bentuk mulut—sementara model bahasa besar, seperti yang mendukung ChatGPT, menyusun kalimat dari data. Meskipun sistem ini dapat menerjemahkan sinyal otak menjadi teks dengan kecepatan sekitar 78 kata per menit, sekitar seperempatnya mengalami kesalahan. Namun komunikasi non-verbal menutupi kesalahan tersebut: implan menggunakan ekspresi wajah untuk menganimasikan avatar digital, sehingga memberikan pasien mode komunikasi lain.

Titik balik

Implan otak adalah sejenis antarmuka mesin otak. Sesuai dengan namanya, perangkat ini menghubungkan otak ke komputer. Seterpercayaapakah Olymp Trade? Kesimpulan mereka menjembatani keduanya dan terbuka lebar terhadap solusi kreatif.

Sebagian besar sistem mengukur aktivitas listrik di otak dan seringkali memerlukan kabel yang menghubungkan elektroda ke komputer yang dapat memecahkan kode aktivitas saraf.

Tahun ini, sebuah pelajaran potong kabelnya dengan implan nirkabel. Sistem ini terdiri dari papan sirkuit fleksibel seukuran butiran yang tersebar di seluruh otak yang dapat mendeteksi dan menyimpan perubahan aktivitas untuk sementara. “Node” ini secara nirkabel mengirimkan data ke penerima berbentuk headphone, yang memproses informasi, mengontrol stimulasi otak melalui node, dan memberi daya pada array. Meski nirkabel, sistemnya masih memerlukan pembedahan untuk implantasi.

Sebuah alternatif? Perangkat yang menangkap sinyal otak tanpa operasi.

Satu studi menggunakan AI untuk menerjemahkan data pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI)—sebuah teknik non-invasif—ke dalam “inti” pikiran seseorang. Teknologi ini tidak menerjemahkan aktivitas otak ke dalam kata-kata; sebaliknya, ia menangkap ide-ide yang berkembang, meskipun kata-kata persisnya hilang dalam terjemahan. Studi lain mengukur aktivitas otak dengan tutup kepala seperti topi renang yang dipasangi elektroda di kulit kepala. Saat pengguna diam-diam membaca kalimat dalam pikirannya, topi tersebut—dengan bantuan AI—menerjemahkan “pikirannya” ke dalam teks.

Perangkat lain sedang mengeksplorasi metode baru untuk menghubungkan mesin ke otak—misalnya, dengan cahaya. Satu studi terbaru gabungan neuron yang direkayasa secara genetis untuk merespons cahaya dan probe fleksibel yang mengaktifkan neuron ini dengan warna cahaya LED berbeda. Dikombinasikan dengan teknologi umum yang mengontrol pengaturan cahaya, perangkat ini, dengan lebih dari seribu piksel LED independen, dapat mengontrol aktivitas beberapa neuron sekaligus.

Sel-sel otak berisik. Perangkat baru ini membantu mengatasi hiruk-pikuk untuk menyelesaikan sirkuit otak yang mendasari peran mental tertentu. Ini mengaktifkan neuron hingga lima milimeter di dalam otak tikus—kira-kira bagian paling tebal dari korteks manusia.

Paradigma Pergeseran

Implan otak bukanlah mesin pembaca pikiran. Namun seiring berkembangnya teknologi, kemungkinan besar akan terjadi banyak hal ranjau darat yang etis. Perangkat yang menyiarkan pemikiran sebagai teks, misalnya, dapat secara tidak sengaja melanggar privasi.

Organisasi Pendidikan, Ilmu Pengetahuan, dan Kebudayaan PBB (UNESCO) sudah melihat ke depan. Musim panas ini, mereka merilis cetak biru tentang neuroteknologi, menyerukan peraturan global dan kerangka etika seiring dengan kemajuan implan otak menuju masa depan yang tidak diketahui. Organisasi ini sebelumnya mengembangkan pedoman serupa untuk terobosan penting lainnya, seperti cara menggunakan dan berbagi data genetik manusia dan cara mengembangkan AI untuk memperbaiki masyarakat secara keseluruhan.

Implan otak telah berkembang pesat, namun kegunaannya di dunia nyata baru saja dimulai. Dengan kekuatan transformatif muncul pula tanggung jawab. Perbincangan global mengenai akses, kesetaraan, privasi, dan lebih filosofis lagi, apa artinya menjadi manusia tidak boleh diabaikan begitu saja. Sebaliknya, hal ini mungkin sama pentingnya dengan teknologi itu sendiri seiring kita memasuki era cyborg.

Gambar Kredit: Jerry Tang/Martha Morales/Universitas Texas di Austin