Para ilmuwan berhasil merancang sistem saraf implantabel pada chip yang mampu merekam aktivitas otak dan mendekode komunikasi antarwilayah di dalam otak. Teknologi ini dirancang untuk meningkatkan efektivitas stimulasi otak dalam menangani berbagai gangguan kejiwaan yang kompleks.
Keterbatasan Sistem Stimulasi Lama
Terapi stimulasi otak mendalam (DBS) adalah prosedur medis yang mengirimkan impuls listrik melalui implan untuk mengatur aktivitas sel saraf. Metode ini sudah lama dimanfaatkan bagi penderita gangguan pergerakan seperti penyakit Parkinson, serta mulai dikembangkan untuk mengatasi gangguan kejiwaan berat termasuk depresi mayor, gangguan stres pascatrauma, dan gangguan obsesif-kompulsif.
Kendati demikian, sebagian besar perangkat DBS yang ada saat ini bekerja dengan sistem terbuka tanpa penyesuaian otomatis terhadap kondisi pasien. Sejumlah sistem adaptif yang ada pun umumnya hanya mengandalkan sinyal dari satu wilayah otak saja. Padahal, informasi penting pada gangguan kejiwaan tersebar di berbagai jaringan wilayah otak yang saling terhubung.
Menurut Mahsa Shoaran selaku kepala Laboratorium Neuroteknologi Terintegrasi di Sekolah Teknik EPFL dan Institut Neuro-X, gangguan kejiwaan lebih sering timbul akibat gangguan komunikasi antarwilayah otak daripada kerusakan pada satu wilayah tunggal.
Inovasi Chip LogSync
Shoaran beserta timnya merancang sebuah chip sistem saraf implantabel berdaya rendah yang diberi nama LogSync. Perangkat tersebut berfungsi merekam aktivitas otak serta mengekstraksi biomarker untuk mengukur kekuatan gelombang otak dan tingkat sinkronisasi antarwilayah.
Algoritme pembelajaran mesin kemudian memproses biomarker tingkat jaringan tersebut untuk mengenali kondisi kognitif serta emosional, sekaligus memicu stimulasi saat kondisi tertentu terdeteksi. Penelitian ini didanai melalui hibah senilai 6,6 juta franc Swiss dari Institut Kesehatan Mental Nasional Amerika Serikat (NIMH) dan telah diterbitkan dalam IEEE Journal of Solid-State Circuits.
Tim peneliti menguji coba LogSync dengan memanfaatkan rekaman otak manusia dari eksperimen psikiatris sebelumnya yang mengukur keterlibatan kognitif serta gairah emosional. Pengujian lanjutan pada tikus di Universitas Minnesota juga menunjukkan bahwa implan tersebut mampu melacak gelombang otak dan memicu stimulasi secara akurat.
Keunggulan utama perangkat ini terletak pada efisiensi dayanya yang berada di bawah dua ratus mikrowatt berkat perancangan algoritme dan perangkat keras secara bersamaan. Selain itu, penggunaan komputasi logaritmik membantu menyederhanakan proses analisis jaringan otak serta ekstraksi biomarker secara waktu nyata.
Selain aplikasi psikiatris, kemampuan mengekstraksi biomarker jaringan otak ini berpotensi diterapkan pada berbagai neuroteknologi masa depan termasuk DBS adaptif untuk gangguan pergerakan. Saat ini, laboratorium tersebut juga tengah mengembangkan metode pembelajaran mesin baru melalui kerja sama dengan perusahaan rintisan Infera Neuro guna mendekatkan antarmuka saraf cerdas ke tahap klinis.
Sumber: Hacker News: Front Page
