Para ilmuwan di EPFL telah mengembangkan terapi stimulasi otak non-invasif yang inovatif untuk meningkatkan fungsi penglihatan secara signifikan pada pasien stroke yang menderita kehilangan penglihatan setelah stroke. Pendekatan ini dapat menawarkan cara yang lebih efisien dan cepat untuk mendapatkan kembali fungsi visual dalam kasus tersebut.
Setiap tahun, ribuan penderita stroke menderita hemianopia, suatu kondisi yang menyebabkan hilangnya separuh bidang penglihatan mereka (“garis tengah vertikal”). Hemianopia sangat memengaruhi aktivitas sehari-hari seperti membaca, mengemudi, atau sekadar berjalan di tempat ramai.
Saat ini tidak ada pengobatan yang dapat mengembalikan fungsi penglihatan yang hilang pada hemianopia dengan memuaskan. Sebagian besar pilihan yang ada berfokus pada mengajarkan pasien cara beradaptasi terhadap kehilangan penglihatan, bukan memulihkannya. Untuk mencapai tingkat pemulihan tertentu, diperlukan pelatihan neurorehabilitatif intensif selama berbulan-bulan untuk mencapai pemulihan sedang.
Tantangannya terletak pada bagaimana otak mengoordinasikan aktivitas di seluruh wilayah visual, seperti antara korteks visual primer dan area medio-temporal (korteks visual sekunder), sebuah interaksi yang bertanggung jawab untuk mendeteksi gerakan. Daerah-daerah ini biasanya beroperasi dengan cara yang diatur, bertukar informasi melalui pengaturan waktu ritme listrik otak yang tepat yang dikenal sebagai osilasi. Namun stroke sering kali dapat menyebabkan terputusnya komunikasi ini.
Penelitian menunjukkan bahwa menargetkan osilasi ini dengan stimulasi otak non-invasif eksternal dapat membantu memulihkan komunikasi yang terganggu dan tidak sinkron antar wilayah, meningkatkan kinerja, dan mendukung pemulihan penglihatan. Dalam hal ini, para peneliti yang dipimpin oleh Friedhelm Hummel di Institut Neuro-X EPFL telah menguji pengobatan baru yang menggabungkan pelatihan visual dengan pendekatan stimulasi otak multifokal dan non-invasif untuk mengatur ulang komunikasi otak dan meningkatkan pemulihan hemianopia.
Dalam uji klinis double-blind dengan kontrol plasebo dan bukti konsep ini, penulis pertama Estelle Raffin dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa pendekatan baru ini dapat secara signifikan meningkatkan pemulihan fungsi penglihatan pada pasien stroke, bahkan mereka yang memiliki gangguan penglihatan yang sudah berlangsung lama.
“[This is] salah satu proyek klinis kami yang menarik di mana kami menerapkan strategi pengobatan baru yang inovatif berdasarkan stimulasi otak bifokal non-invasif yang diatur pada sistem visual yang terinspirasi oleh fungsi fisiologis otak untuk meningkatkan fungsi visual pada pasien stroke dengan hemianopia,” kata Hummel. “Selanjutnya, kami menentukan faktor-faktor yang terkait dengan respons terhadap pengobatan, biomarker potensial untuk stratifikasi pasien.”
Percobaan ini melibatkan 16 pasien stroke dengan hemianopia. Para peserta dilatih tentang tugas deteksi gerakan yang dirancang untuk merangsang tepi bidang buta mereka. Pada saat yang sama, mereka menerima jenis stimulasi otak yang disebut stimulasi arus bolak-balik transkranial frekuensi silang (cf-tACS), yang menggunakan arus listrik intensitas rendah untuk memodulasi osilasi otak, mengatur ulang, dan meningkatkan fungsi kognitif.
Dalam penelitian ini, cf-tACS digunakan untuk menyinkronkan osilasi otak antara korteks visual primer dan area medio-temporal. Para peneliti menerapkan sinyal listrik pada frekuensi berbeda pada kedua area ini dengan cara yang meniru pola komunikasi alami otak.
Secara khusus, mereka menggunakan apa yang dikenal sebagai cf-tACS pola maju, yang mengirimkan gelombang alfa frekuensi rendah ke korteks visual primer dan gelombang gamma frekuensi tinggi ke area sensitif gerakan. Pendekatan ini mencerminkan aliran informasi “bottom-up” yang khas di otak selama pemrosesan visual, membantu membangun kembali komunikasi yang terganggu setelah stroke.
Stimulasi otak meningkatkan persepsi gerakan
Pasien yang menerima cf-tACS pola maju menunjukkan peningkatan persepsi gerakan yang jauh lebih besar dibandingkan mereka yang menerima kontrol pola terbalik. Pasien mengalami perluasan terukur pada bidang penglihatan mereka, khususnya di area yang menjadi target selama pelatihan. Beberapa pasien bahkan melaporkan adanya perbaikan di dunia nyata, misalnya saja “Dapat melihat lengan kanan istrinya ketika duduk di kursi penumpang, ketika sedang mengemudi”yang tidak mungkin dilakukan sebelum pengobatan cf-tACS.
Data pencitraan otak dan EEG mengonfirmasi bahwa pengobatan tersebut memulihkan komunikasi antara korteks visual primer dan area medio-temporal. EEG menunjukkan peningkatan sinkronisasi antara wilayah-wilayah ini, dan pemindaian otak mengkonfirmasi peningkatan aktivitas di wilayah medio-temporal setelah stimulasi. Perbaikan terkuat terlihat pada pasien yang jalur visual korteks-ke-mediotemporalnya masih utuh sebagian, menunjukkan bahwa pelestarian sebagian sirkuit ini dapat mendukung pemulihan.
Studi ini menunjukkan bahwa menargetkan sirkuit otak tertentu dengan stimulasi tersinkronisasi yang terinspirasi oleh fisiologi dapat memperkuat efek pelatihan visual. Jika dikonfirmasi dalam uji coba yang lebih besar, pendekatan ini dapat menawarkan terapi yang lebih cepat dan mudah diakses bagi penderita stroke yang menderita hemianopia.
Referensi
Estelle Raffin, Michele Bevilacqua, Fabienne Windel, Pauline Menoud, Roberto F. Salamanca-Giron, Sarah Feroldi, Sarah B. Zandvliet, Nicola Ramdass, Laurijn Draaisma, Patrik Vuilleumier, Adrian G. Guggisberg, Christophe Bonvin, Lisa Fleury, Krystel R. Huxlin, Elena Beanato, Friedhelm C. Hummel. Meningkatkan pemulihan hemianopia: kekuatan stimulasi otak lintas frekuensi interareal. Otak 17 November 2025.
Efektivitas stimulasi otak terikat pada kemampuan belajar, bukan usia
Stimulasi otak meningkatkan pembelajaran keterampilan motorik di usia yang lebih tua
Pembelajaran mesin meningkatkan prediksi pemulihan stroke
Stimulasi otak dalam non-invasif meningkatkan pembelajaran motorik
