Implan Otak Blackrock BCI Memungkinkan Pasien Kelumpuhan Bergerak dan Merasa

Rangkaian mikroelektroda Blackrock Neurotech. Blackrock Neurotech

Dalam dua tahun terakhir, startup neuroscience Elon Musk, Neuralink, telah mengambil konsep arus utama teknologi brain-computer interface (BCI) yang tidak jelas dengan serangkaian demonstrasi yang dipublikasikan tentang bagaimana implan chip Link-nya bekerja di otak hewan. Tahun ini, perusahaan berharap untuk menguji perangkat yang sama pada manusia dan secara aktif mempekerjakan tim untuk membujuk Food and Drug Administration untuk mengizinkannya.

“[The] Produk Neuralink pertama akan memungkinkan seseorang dengan kelumpuhan untuk menggunakan smartphone dengan pikiran mereka lebih cepat daripada seseorang yang menggunakan ibu jari, ”kata Musk dalam sebuah menciak tahun lalu.

Berlangganan Newsletter Bisnis Pengamat

Persetujuan FDA atau tidak, Neuralink tidak akan menjadi perusahaan pertama yang menanamkan BCI di otak manusia untuk tujuan terapeutik. Faktanya, komunitas ilmu saraf telah meneliti aplikasi seperti yang dijelaskan Musk selama lebih dari satu dekade.

“Komunitas riset BCI sangat bersemangat. Mereka melihat semuanya dari [enabling people to] berjalan lagi, melihat lagi, mendengar lagi, dan bahkan merasakan lagi. Apa pun yang Anda pikirkan, mereka sedang menelitinya,” kata Marcus Gerhardt, CEO Blackrock Neurotech, perusahaan teknologi medis yang berbasis di Salt Lake City yang BCI-nya telah ditanamkan pada 31 pasien dalam berbagai studi klinis di seluruh dunia, lebih banyak dari perusahaan mana pun di dunia. dunia.

Gerhardt, seorang pengusaha dan investor melalui pelatihan, mendirikan Blackrock pada tahun 2008 bersama dengan Florian Solzbacher, seorang profesor teknik listrik dan komputer di Universitas Utah dengan misi untuk mempercepat komersialisasi teknologi BCI.

Saat ini tidak ada perangkat BCI invasif yang disetujui FDA di pasaran. Pada bulan April, regulator menyetujui Neurolutions yang didukung oleh Universitas Washington yang dikembangkan di kepala non-invasif, perangkat pertama yang disahkan di bawah kategori BCI FDA. Di sisi invasif, hanya dua perusahaan yang menerima izin FDA untuk menguji implan BCI pada manusia: Blackrock dan Synchron yang berbasis di New York.

BCI Blackrock pada dasarnya adalah susunan mikroelektroda yang ditempatkan di area tertentu di otak untuk memecahkan kode dan mengirimkan sinyal saraf ke perangkat eksternal, seperti lengan robot atau kursi roda, melalui komputer. Singkatnya, melalui BCI, pikiran dapat digunakan untuk mengendalikan mesin.

Saat ini, satu-satunya cara untuk mendapatkan implan BCI di AS adalah dengan berpartisipasi dalam penelitian resmi FDA. Definisi FDA saat ini tentang BCI membatasi mereka untuk memulihkan fungsi motorik atau sensorik pada pasien dengan kelumpuhan atau amputasi. Definisi itu sedang berkembang pesat, bagaimanapun, untuk memasukkan aplikasi yang ditujukan untuk memulihkan kemampuan komunikatif, seperti berbicara dan menulis, memulihkan kehilangan ingatan, dan bahkan mengobati penyakit mental.

Dalam sebuah wawancara bulan lalu, Gerhardt membahas aplikasi paling mutakhir yang sedang dikerjakan oleh komunitas BCI dan bagaimana potensi besar mereka dapat bermanfaat bagi populasi besar pasien gangguan neurologis yang tidak memiliki pilihan pengobatan.

Marcus Gerhardt, CEO Blackrock Neurotech Blackrock Neurotech

Memulihkan Gerakan

Mengembalikan fungsi anggota tubuh, seperti menggerakkan kursi roda, mengendalikan kursor mouse atau menggunakan perangkat prostetik, tetap menjadi kasus penggunaan utama BCI. Studi manusia paling awal dimulai pada tahun 2006 ketika Matt Nagle, seorang pasien berusia 26 tahun dari Massachusetts lumpuh dari leher ke bawah karena cedera tusukan, memiliki susunan 96 elektroda yang ditanamkan di permukaan otaknya di atas korteks motorik, wilayah yang mengontrol tangan kiri dan lengannya yang mendominasi.

Implan itu terhubung ke komputer eksternal melalui kotak konektor nirkabel kecil yang ditempatkan di bagian atas tengkoraknya. Komputer kemudian dilatih untuk mengenali pola pikir Nagle dan mengaitkannya dengan berbagai gerakan yang dia coba lakukan. Sistem yang dikembangkan oleh perusahaan bernama Cyberkinetics, memungkinkan dia untuk mengontrol kursor komputer dengan pikirannya, menggunakannya untuk mengklik tombol, mengirim email, dan bahkan menggambar sosok sederhana di layar.

Cyberkinetics diakuisisi oleh Blackrock pada tahun 2009. Dan implan yang didemostrasikan di Nagle kemudian menjadi bagian dari platform MoveAgain BCI perusahaan. Pada November 2021, MoveAgain menerima penunjukan Perangkat Terobosan FDA, sebuah dukungan atas potensinya untuk merawat pasien yang menderita gangguan sistem saraf pusat, cedera tulang belakang, dan cacat motorik parah lainnya.

Memulihkan Rasa Sentuh

BCI seperti MoveAgain, kata Gerhardt, dapat sangat bermanfaat bagi pasien dengan tetraplegia, kasus kelumpuhan parah yang menyebabkan hilangnya sensasi dan kontrol keempat tungkai dan batang tubuh. Tetapi memulihkan gerakan fisik saja tidak cukup. “Jika Anda bertanya kepada pasien tetraplegia, banyak yang akan memberi tahu Anda bahwa mendapatkan kembali indra peraba lebih penting daripada bisa bergerak lagi,” kata Gerhardt.

Pada tahun 2016, 10 tahun setelah Matt Nagle mengendalikan kursor dengan pikirannya, seorang pasien kelumpuhan berusia 28 tahun bernama Nathan Copeland merasakan sentuhan pada lengan prostetiknya untuk pertama kalinya sejak kehilangan semua sensasi di lengan dan jari setelah kecelakaan mobil di 2004, selama penelitian yang dipimpin oleh para peneliti di University of Pittsburgh menggunakan sistem BCI Blackrock.

BCI merupakan terobosan karena tidak hanya mentransmisikan sinyal saraf dari otak Copeland ke lengan robotnya, tetapi kemudian mengirimkan sinyal sensorik dari lengan kembali ke otaknya. Sistem dua arah ini lebih mirip dengan bagaimana anggota tubuh kita berinteraksi secara alami dengan lingkungan di sekitar kita, dan memungkinkan pasien untuk melakukan gerakan yang lebih lancar.

Memulihkan Pendengaran

Pada bulan September 2021, Blackrock mengumumkan investasi dalam studi klinis yang dipimpin oleh University of Minnesota untuk implan saraf pendengaran baru yang ditujukan untuk melayani pasar potensial dari sekitar 30 juta orang Amerika tunarungu yang implan koklea bukan pilihan pengobatan karena variasi anatomi. di koklea mereka, tulang berbentuk spiral di telinga bagian dalam yang memainkan peran kunci dalam indera pendengaran.

Tidak seperti perangkat koklea tradisional, BCI ini menanamkan susunan elektroda langsung ke saraf pendengaran. “Proses ini tidak hanya berpotensi memungkinkan peningkatan pendengaran yang signifikan pada pasien baru, tetapi juga dapat meningkatkan aktivasi jalur pendengaran ke otak, yang selanjutnya dapat membantu orang mendengar di lingkungan yang bising seperti musik live,” kata Gerhard.

Memulihkan Berbicara dan Menulis

Di ujung lain dari kemampuan komunikasi penting, mitra penelitian Blackrock sedang mencari untuk mengatasi fungsi berbicara dan menulis pada pasien kelumpuhan.

Sebuah studi yang bermitra dengan University of California, San Francisco sedang menguji BCI pemikiran-ke-teks yang dapat memecahkan kode aktivitas neuron di area bicara otak secara langsung menjadi kata-kata, yang kemudian dikirim dan ditampilkan di komputer.

Sebuah proyek terpisah yang bermitra dengan Duke University sedang mempelajari apakah pasien dapat membayangkan menyuarakan kata-kata. Dalam hal ini, pikiran diterjemahkan oleh algoritme dan dikirim ke perangkat yang akan menghasilkan suara untuk mereka.

Gerhardt mengatakan implan ini dapat sangat bermanfaat bagi pasien ALS dengan sindrom “terkunci”, yang telah kehilangan kemampuan untuk berkomunikasi tetapi “masih memiliki kekuatan otak kecepatan penuh.”

Terobosan Pembelajaran Mesin

Menguraikan pikiran seseorang menjadi perintah yang rumit seperti menulis dan berbicara adalah ide yang sudah lama dipikirkan oleh komunitas ilmu saraf. Kemajuan yang dicapai oleh tim di UC San Francisco dan Duke sebagian besar berkat terobosan terbaru dalam algoritma pidato-ke-kode.

Algoritme pembelajaran mesin pidato-ke-kode, dikembangkan di Universitas Stanford, membanggakan kecepatan maksimum 90 karakter per menit—yang 10 kali lebih cepat daripada pendekatan konvensional, seperti perangkat yang melacak gerakan mata, kata Gerhardt—dan tingkat akurasi 94 persen. Ini meningkat menjadi 99 persen ketika teks dikoreksi secara otomatis oleh komputer.

“Mimpi kami adalah memungkinkan pasien tetraplegia untuk mengontrol hal-hal di sekitar mereka, mungkin berkomunikasi dan menulis email dan, secara bersamaan—ini sulit—menerima panggilan masuk dari seorang teman,” kata Gerhardt. “Dan bayangkan saja, ketika seorang cinta memberi mereka pelukan sebelum meninggalkan ruangan, mereka akan benar-benar merasakannya.”

Masa Depan Implan BCI

Dengan ukuran apa pun, BCI masih memiliki jalan panjang menuju penerimaan regulasi dan komersial, dan teknologinya tidak sempurna. Namun, Gerhardt tidak percaya itu akan memperlambat upaya untuk mengkomersilkan apa yang sudah dibangun.

“Mungkin kami hanya mengerjakan teknologi ‘terbaik berikutnya’, tetapi jangan sampai hal itu menghalangi untuk memberikan dampak hari ini,” katanya. “Hampir satu dari enam penduduk dunia menderita gangguan saraf. Itu adalah biaya perawatan kesehatan yang jauh melebihi gabungan kardio dan kanker.

“Saya sangat percaya bahwa reservasi kami tentang implan otak akan berkurang seiring waktu,” tambahnya. “Itu sudah terjadi untuk kardiologi. Empat puluh tahun yang lalu, jika Anda bertanya kepada seseorang apakah boleh memasukkan sesuatu ke dalam hati Anda, kebanyakan orang akan mengatakan bahwa Anda sudah gila. Saat ini, alat pacu jantung adalah subjek prostetik. Saya pikir kita akan melihat perkembangan serupa dengan implan otak saat mereka menjadi lebih umum.”

Teknologi Implan Otak Memungkinkan Pasien Kelumpuhan Bergerak, Menyentuh, dan Merasakan Dengan Pikirannya

Leave a Comment