Membuka pintu komunikasi yang ‘tertutup’

Individu yang lumpuh total mungkin suatu hari nanti dapat “berbicara” menggunakan antarmuka otak-komputer yang akan membaca suara yang mereka pikirkan berdasarkan aktivitas otak.

Penelitian oleh tim di Technion dan UCLA California dapat mengarah ke teknologi yang dapat digunakan untuk membuka dunia komunikasi dengan orang-orang yang tidak dapat berbicara atau bahkan menggerakkan bagian tubuhnya untuk berkomunikasi (disebut dengan “lsindrom terkunci“). Ia bahkan dapat membantu orang-orang yang tidak dapat memperoleh manfaat dari sistem yang dikembangkan oleh fisikawan teoretis Prof. Stephen Hawking, yang memerlukan sedikit gerakan kepala atau mata untuk mengoperasikannya.

Dalam sebuah artikel di jurnal ilmiah Nature Communication, para peneliti merinci pekerjaan mereka untuk memahami bagaimana neuron di berbagai area otak manusia mengkodekan segmen bicara (vokal) yang berbeda ketika seseorang berbicara. Dengan membaca sinyalnya, para ilmuwan dapat menentukan segmen ucapan mana yang ingin diucapkan oleh peserta penelitian. Dengan menggunakan antarmuka komputer untuk membaca dan menafsirkan aktivitas saraf tersebut, orang yang lumpuh hanya perlu memikirkan sebuah huruf, atau bahkan sebuah kata, untuk menyampaikan pesannya.

Para peneliti — Prof. Shoham yang pemalu dan Dr. Ariel Tankus dari Departemen Teknik Biomedis bersama Prof. Itzhak Fried dari Universitas California Los Angeles (UCLA) dan Universitas Tel Aviv serta Departemen Bedah Saraf Pusat Medis – melakukan penelitian terhadap 11 pasien epilepsi UCLA yang memasang elektroda di otak mereka untuk menentukan asal mula kejang mereka. Dengan menggunakan elektroda, mereka mencatat aktivitas neuron saat pasien mengucapkan satu dari lima vokal, atau suku kata yang mengandung vokal. Meskipun subjek dalam percobaan mampu berbicara, aktivitas neuron akan sama pada setiap individu yang mampu memahami segmen pembicaraan tersebut, bahkan jika mereka tidak dapat mengartikulasikannya, kata para peneliti.

Selama pemeriksaan terhadap pasien epilepsi, para peneliti menemukan bahwa dua area otak (girus temporal superior dan lobus frontal medial) bereaksi berbeda ketika berbagai vokal diucapkan. Dengan mengkorelasikan informasi, tim dapat menemukan “bahasa” umum untuk aktivitas saraf yang dapat dianalisis menggunakan data elektronik yang dihasilkan oleh aktivitas saraf otak.

“Dalam percobaan kami, kami mengidentifikasi populasi sel yang secara jelas berpartisipasi dalam representasi,” kata Shoham. “Contohnya, sel-sel yang kami rekam di suatu area di lobus frontal medial yang meliputi anterior cingulate cortex mengejutkan kami karena sel-sel tersebut mewakili ‘ketajaman’ vokal tertentu namun tidak mewakili yang lain, meskipun area tersebut belum tentu diketahui berperan besar dalam hal ini. proses pembuatan pidato.”

Data tersebut, tambahnya, memungkinkan tim untuk memulai proses panjang dalam menetapkan parameter bahasa saraf ini, dan mengembangkan aplikasi praktis untuk membantu manusia. “Ada penyakit yang seluruh tubuh pasiennya lumpuh, dan dia secara efektif ‘terkunci’, tidak mampu berinteraksi dengan lingkungan, namun dengan pikiran yang masih berfungsi,” kata Shoham.

“Tujuan jangka panjang kami adalah mengembalikan kemampuan pasien untuk berbicara menggunakan sistem yang mencakup penanaman elektroda di otak mereka, menguraikan aktivitas saraf yang mengkode ucapan, dan suara ucapan buatan.”

Dan ketika hal ini tercapai, kata Tankus, dunia penderita sindrom terkunci mungkin akan menjadi sebuah buku yang terbuka. “Kami mengembangkan algoritma baru yang sangat meningkatkan kemampuan untuk mengidentifikasi dari aktivitas otak suku kata mana yang diartikulasikan, dan algoritma ini memungkinkan kami mencapai tingkat identifikasi yang sangat tinggi,” katanya.

Berdasarkan temuan saat ini, kami sedang melakukan eksperimen untuk menciptakan antarmuka otak-mesin yang akan memulihkan kemampuan bicara manusia.