Meskipun ada kemajuan besar dalam dua dekade terakhir, pengendalian prostesis bionik yang disengaja masih menjadi tantangan dan menjadi subjek penelitian intensif. Kini, para ilmuwan di Universitas Kedokteran Wina dan Imperial College London telah mengembangkan metode baru yang secara tepat mendeteksi sinyal saraf yang tersisa setelah amputasi lengan dan menggunakannya untuk mengendalikan lengan buatan. Hasil studi yang dipublikasikan di jurnal Nature Biomedical Engineering ini dapat menjadi dasar pengembangan prostesis generasi berikutnya.
Sebagai bagian dari proyek Natural BionicS yang didanai oleh Dewan Riset Eropa, mikroelektroda baru (40 saluran) ditanamkan pada otot tiga peserta studi yang diamputasi lengan, yang sebelumnya telah dihubungkan kembali ke saraf melalui proses yang dikenal sebagai reinnervasi otot yang ditargetkan (TMR). Prosedur pembedahan ini mengalihkan jalur saraf yang tersisa setelah amputasi ke otot yang masih ada, sehingga menciptakan antarmuka baru yang dapat digunakan untuk mengambil sinyal saraf.
Dengan menggabungkan reinnervasi bedah dengan mikroelektroda yang dapat ditanamkan, para ilmuwan di MedUni Vienna dan Imperial College London untuk pertama kalinya berhasil mengukur secara langsung aktivitas neuron motorik individu – sel saraf di sumsum tulang belakang yang mengirimkan perintah gerakan ke otot – dan menghubungkan pola sinyalnya dengan niat gerakan tertentu. Untuk mencapai hasil tersebut, para peserta secara mental melakukan berbagai gerakan dengan lengan hantunya. “Dengan menggunakan metode kami, kami dapat secara tepat mengidentifikasi sinyal saraf yang mendasari, misalnya, peregangan jari atau tekukan pergelangan tangan,” lapor penulis studi Oskar Aszmann, kepala Laboratorium Klinis untuk Rekonstruksi Anggota Badan Bionic di Departemen Bedah Plastik, Rekonstruksi dan Estetika di MedUni Vienna.
Landasan untuk pengembangan implan nirkabel
Analisis terhadap sinyal saraf yang terekam dan sangat terdiferensiasi juga menunjukkan bahwa niat gerakan yang kompleks tetap utuh dalam sistem saraf bahkan setelah amputasi dan dapat direkonstruksi secara matematis. Artinya, informasi ini dapat digunakan di masa mendatang untuk mengontrol prostesis bionik secara tepat. “Ini adalah langkah penting untuk menjadikan pengendalian anggota tubuh bionik lebih alami dan intuitif,” kata Oskar Aszmann, menekankan relevansi hasil penelitian.
Dalam jangka panjang, temuan ini akan mengarah pada pengembangan apa yang disebut bioscreen – sebuah sistem yang memvisualisasikan pola saraf kompleks dari gerakan manusia dan dengan demikian menjadi dasar bagi prostesis generasi baru. Penelitian saat ini meletakkan dasar bagi pengembangan implan nirkabel yang dapat mengirimkan sinyal saraf secara langsung dan real-time ke tangan bionik atau sistem bantuan lainnya.
Publikasi: Teknik Biomedis Alam
Susunan mikroelektroda yang ditanamkan pada otot yang dipersarafi kembali memungkinkan pemisahan penggerak saraf dari saraf polifungsional yang ditransfer Laura Ferrante, Anna Bösendorfer, Deren Yusuf Barsakcioglu, Benedikt Baumgartner, Yazan Al-Ajam, Norbert Venantius Kang, Oskar Aszmann, Dario Farina.
