Menggunakan pikiran untuk menggerakkan benda memang sering kita lihat di televisi. Kemampuan seperti telekinesis sering kali digambarkan baik itu di media novel fiksi sains ataupun serial televisi. Namun, berkat adanya teknologi yang terus berkembang, kemampuan ini bukan lagi menjadi bahan pembahasan dalam cerita.
Pengertian brain–computer interface
Sebuah antarmuka otak-komputer (brain–computer interface), kadang-kadang disebut antarmuka otak-mesin (BMI) atau smartbrain, adalah jalur komunikasi langsung antara aktivitas listrik otak dan perangkat eksternal, umumnya komputer atau robot. BCI sering diarahkan untuk meneliti, memetakan, membantu, menambah, atau memperbaiki fungsi kognitif atau sensorik-motorik manusia.
Teknologi brain–computer interface (BCI) sering dikonseptualisasikan sebagai antarmuka manusia-mesin yang melompati komponen perantara dari gerakan fisik bagian tubuh. BCI juga meningkatkan kemungkinan penghapusan diskresi antara otak dan mesin.
Implementasi BCI berkisar dari non-invasif (EEG, MEG, EOG, MRI) dan invasif parsial (ECoG dan endovaskular) hingga invasif (array mikroelektroda), berdasarkan seberapa dekat elektroda dengan jaringan otak. BCI berbeda dari neuromodulasi, karena memungkinkan aliran informasi dua arah. BCI sering diarahkan untuk meneliti, memetakan, membantu, menambah, atau memperbaiki fungsi kognitif atau sensorik manusia.
Penelitian tentang BCI dimulai pada tahun 1970-an oleh Jacques Vidal di University of California, Los Angeles (UCLA) di bawah hibah dari National Science Foundation, diikuti dengan kontrak dari DARPA. Makalah Vidal tahun 1973 menandai kemunculan pertama ekspresi antarmuka otak-komputer dalam literatur ilmiah.
Karena plastisitas kortikal otak, sinyal dari prostesis implan dapat ditangani oleh otak seperti saluran sensor atau efektor alami setelah beradaptasi. Setelah melalui percobaan dengan hewan selama bertahun-tahun, perangkat neuroprostetik pertama yang ditanamkan pada manusia muncul pada pertengahan 1990-an.
Sejarah brain-computer interface
Sejarah antarmuka otak-komputer (BCIs) dimulai dengan penemuan aktivitas listrik otak manusia oleh Hans Berger dan pengembangan electroencephalography (EEG). Pada tahun 1924, Berger adalah orang pertama yang merekam aktivitas otak manusia melalui EEG. Berger mampu mengidentifikasi aktivitas osilasi, seperti gelombang Berger atau gelombang alfa (8–13 Hz), dengan menganalisis jejak EEG.
Alat perekam pertama Berger sangat sederhana, ia memasukkan kabel perak di bawah kulit kepala pasiennya. Kabel perak ini kemudian diganti dengan foil perak yang dipasang di kepala pasien dengan perban karet.
Kemudian, Berger menghubungkan sensor ini ke elektrometer kapiler Lippmann (Lippmann capillary electrometer). Namun, hasilnya tidak memuaskan.
Saat alat pengukur yang lebih canggih seperti galvanometer perekam koil ganda (double-coil recording galvanometer) Siemens digunakan, hasilnya sangat sukses. Alat inimenampilkan voltase listrik sekecil sepersepuluh ribu volt.
Hasil dari aplikasi berulang itu mendorong Berger untuk mengembangkan analisa mengenai keterkaitan pergantian dalam diagram gelombang EEG dengan penyakit otak. EEG memungkinkan pengembangan riset penelitian aktivitas otak manusia yang belum pernah dilakukan sebelumnya.
Awal penamaan brain-computer interface
Meskipun istilah brain-computer interface pada saat itu belum diciptakan, salah satu contoh paling awal dari brain-computer interface yang berfungsi adalah Music for Solo Performer (1965) oleh komposer Amerika Alvin Lucier. Karya ini menggunakan EEG dan perangkat keras pemrosesan sinyal analog (filter, amplifier, dan papan pencampur) untuk menstimulasi instrumen perkusi akustik.
Untuk memainkannya, seseorang harus menghasilkan sinyal gelombang alfa dan dengan demikian bisa “memainkan” berbagai instrumen perkusi melalui pengeras suara yang ditempatkan di dekat atau langsung pada instrumen itu sendiri layaknya secara motorik.
Profesor asal UCLA, Jacques Vidal menciptakan istilah brain-computer interface dan menghasilkan publikasi peer-review pertama tentang topik ini. Vidal diakui secara luas sebagai penemu teknologi brain-computer interface (BCI) sebagaimana tercermin dalam banyak artikel peer-review yang mengulas dan mendiskusikan bidang tersebut.
Sebuah tinjauan menunjukkan bahwa makalah Vidal tahun 1973 menyatakan tantangan brain machine tersebut untuk mengendalikan objek eksternal menggunakan sinyal EEG. Terutama penggunaan potensi Variasi Negatif Kontingen (CNV) sebagai tantangan untuk mengendalikan BCI. Eksperimen pada tahun 1977 yang dijelaskan Vidal adalah aplikasi pertama brain-computer interface setelah tantangan BCI yang disampaikannya pada tahun 1973.
Pada tahun 1988, sebuah laporan dibuat mengenai kendali EEG noninvasif terhadap objek fisik, robot. Percobaan yang dijelaskan adalah kontrol EEG dari beberapa start-stop-restart dari gerakan robot, sepanjang lintasan arbitrer yang ditentukan oleh garis yang digambar di lantai. Perilaku mengikuti garis adalah perilaku robot default, memanfaatkan kecerdasan otonom dan sumber energi otonom.
Awalnya merupakan perangkat lunak yang digunakan pada hewan
Meski mulai terkenal kembali berkat Neuralink yang didirikan oleh Elon Musk pada tahun 2016, nyatanya perangkat lunak yang berbasis perintah dari saraf neuron otak ini sudah lama diteliti oleh para ilmuwan.
Elon Musk hanyalah salah satu dari daftar perusahaan yang mengembangkan dan didedikasikan untuk memajukan teknologi ini. Seperti banyak perangkat BCI yang baru, Neuralink belum menerima persetujuan untuk uji klinis implan invasifnya. Aplikasi terbarunya ke Badan Pengawas Obat dan Makanan AS ditolak.
Teknologi yang memberi perintah dari sinyal otak ini sudah diteliti sejak tahun 1970-an. Teknologi brain-computer interface (BCI) yang dikembangkan di awal tujuannya cukup jelas.
Alat ini digunakan pada kucing dan hewan lainnya untuk mengembangkan jalur komunikasi. Perangkat pertama yang ditanamkan pada manusia dikembangkan oleh Jonathan Wolpaw pada tahun 1991, dan memungkinkan penggunanya untuk mengontrol kursor dengan sinyal otak mereka.
Kemajuan teknologi machine learning selama bertahun-tahun membuka jalan bagi brain-computer interface yang lebih canggih. Kemajuan ini membuat manusia dapat mengontrol perangkat yang kompleks, termasuk anggota tubuh robot, kursi roda, dan kerangka luar. Kita juga melihat sendiri ukuran perangkat yang semakin kecil dan mudah digunakan berkat konektivitas nirkabel.
BrainGate juga teliti brain-computer interface
Didirikan pada tahun 1998 di Massachusetts, sistem BrainGate telah ada sejak akhir 1990-an. Ini menjadikannya salah satu sistem implan BCI tercanggih sekaligus yang terlama didirikan. Perangkatnya ditempatkan di otak menggunakan microneedles, mirip dengan teknologi yang digunakan Neuralink.
Perangkat BrainGate mungkin adalah yang paling canggih jika dilihat dari segi fungsinya. Salah satu perangkat kabelnya menawarkan kecepatan mengetik 90 karakter per menit, atau 1,5 karakter per detik. Sebuah studi yang diterbitkan pada bulan Januari merilis hasil dari data yang dikumpulkan selama 17 tahun dari 14 peserta.
Meski begitu, bukan berarti teknologi BCI dari BrainGate hadir tanpa resiko. Selama masa studi ini, tercatat ada 68 kasus “efek samping” termasuk infeksi, kejang, komplikasi bedah, iritasi di sekitar implan, dan kerusakan otak. Namun, peristiwa yang paling umum adalah iritasi. Hanya enam dari 68 insiden yang dianggap “serius”.
Perangkat BCI yang dapat dibawa pulang
University Medical Center di Utrecht di Belanda adalah institusi yang pertama menghadirkan teknologi BCI implan nirkabel sepenuhnya yang dapat dibawa pulang oleh pasien. Perangkatnya menggunakan BCI (ECoG) berbasis elektrokortikografi.
Elektroda berupa cakram logam ditempatkan langsung di permukaan otak untuk menerima sinyal perintah gerakan motorik. Perangkat ini terkoneksi secara nirkabel ke sebuah penerima atau receiver. Receiver itu sendiri terkoneksi ke sebuah komputer.
Peserta dalam uji klinis yang berlangsung dari tahun 2020 hingga 2022 dapat membawa pulang perangkat tersebut dan menggunakannya setiap hari selama sekitar satu tahun. Hal ini memungkinkan mereka untuk mengontrol layar komputer dan mengetik dengan kecepatan dua karakter per menit. Meskipun kecepatan pengetikan ini lambat, versi terbaru di masa depan dengan lebih banyak elektroda diharapkan bisa bekerja lebih baik.
Synchron, perusahaan pertama yang mendapat persetujuan uji klinis dari FDA
Synchron didirikan pada tahun 2016 di Melbourne, Australia. Pada 2019, Synchron menjadi perusahaan pertama yang disetujui untuk uji klinis di Australia.
Kemudian, mereka menjadi perusahaan pertama yang menerima persetujuan FDA untuk menjalankan uji klinis menggunakan BCI pada tahun pada tahun 2020. Perangkat yang melekat pada saraf untuk memberi perintah ini ditanam secara permanen. Pada tahun yang sama, implan BCI permanen ini dipasangkan pada manusia.
Pendekatan Synchron terkait BCI adalah melewati operasi otak penuh dengan menggunakan pembuluh darah untuk menanamkan elektroda di otak. Pendekatan invasif minimal ini serupa dengan prosedur pemasangan stent lainnya yang dilakukan secara rutin di klinik-klinik.
Perangkat Synchron ditempatkan di otak, tepatnya di dekat area yang mengontrol gerakan. Sedangkan pemancar nirkabel ditempatkan di dada. Pemancar ini kemudian menyampaikan sinyal otak ke komputer.
Hasil klinis awal menunjukkan tidak adanya efek samping dan fungsionalitas 14 karakter per menit menggunakan BCI dan pelacakan mata atau eye tracking. Hasil tidak dilaporkan untuk penggunaan BCI saja.
Meskipun efisiensi perangkatnya dapat ditingkatkan, pendekatan Synchron memimpin jalan masuk bersifat low-barrier bagi teknologi brain-computer interface. Berkat adanya penemuan ini dan kemampuan untuk menghindari kebutuhan untuk operasi otak penuh, ini membantu langkah BCI selanjutnya. Di kemudian hari, bukan tidak mungkin implantasi BCI menjadi prosedur yang umum.
Keuntungan harus melebihi risiko
Sejarah teknologi brain-computer interface (BCI) mengungkapkan tantangan besar yang terlibat dalam pengembangan teknologi ini. Terlebih lagi, saat ini para ahli masih belum sepenuhnya memahami hubungan antara sirkuit saraf dan pikiran kita.
Fitur BCI mana yang akan diprioritaskan konsumen ke depannya pun belum pasti. Tidak semua orang bersedia memilih memilih prosedur otak yang invasif.
Karena itu, pengembang teknologi ini tidak boleh terburu-buru melalui uji coba. Mereka memiliki tanggung jawab untuk bersikap transparan tentang keamanan dan kemanjuran perangkat mereka, dan melaporkannya secara terbuka sehingga konsumen dapat membuat keputusan yang tepat.
Itulah pembahasan mengenai teknologi brain-computer interface (BCI). Ingin mencoba menerapkan teknologi terkini untuk bisnis? Hubungi MetaNesia dan dapatkan konsultasi gratis dengan tim kami.
MetaNesia merupakan platform metaverse pertama di Indonesia yang juga merupakan bagian dari Telkom Indonesia. Anda juga bisa merasakan keseruan masuk ke dalam dunia virtual dengan mengunduh aplikasi MetaNesia. Yuk unduh hari ini, jangan sampai ketinggalan keseruannya!
Twitter
Linkedin