Bagaimana jika gadget berikutnya untuk mengirim pesan ke teman Anda bukanlah arloji yang diikatkan ke pergelangan tangan Anda atau ponsel yang dimasukkan ke dalam saku Anda — tetapi perangkat elektronik yang tertanam di otak Anda? Sekarang, jenis sirkuit fleksibel baru telah membawa kita selangkah lebih dekat ke masa depan fiksi ilmiah ini. Implan melalui injeksi, jaringan kabel yang hanya beberapa milimeter dapat menyinari dirinya dengan neuron hidup dan menguping di obrolan mereka, menawarkan cara elektronik untuk berinteraksi dengan aktivitas otak Anda.
Konten terkait
- Gelombang Kejut Dapat Membuat Gelembung Berbahaya di Otak
- Buat Kenangan Baru Tapi Tetap Lama, Dengan Sedikit Bantuan Dari Elektroda
- Stroke Genius Ini Dapat Memungkinkan Anda Menulis Dengan Otak Anda
"Kami mencoba untuk mengaburkan perbedaan antara sirkuit elektronik dan sirkuit saraf, " kata Charles Lieber, seorang nanoteknologi di Universitas Harvard dan rekan penulis studi yang menggambarkan perangkat minggu ini di Nature Nanotechnology.
Sejauh ini teknologinya hanya diuji di kepala tikus hidup. Tapi Lieber berharap untuk akhirnya mengirimnya ke manusia. Pendukungnya termasuk Fidelity Biosciences, sebuah perusahaan modal ventura yang tertarik pada cara-cara baru untuk mengobati gangguan neurodegeneratif seperti penyakit Parkinson. Militer juga tertarik, memberikan dukungan melalui program Cyborgcell Angkatan Udara AS, yang berfokus pada elektronik skala kecil untuk "peningkatan kinerja" sel.
Elektronik saraf sudah menjadi kenyataan bagi sebagian orang. Mereka yang menderita tremor parah atau kejang otot yang tidak terkendali dapat menemukan kelegaan melalui kejutan listrik, yang disampaikan oleh kabel panjang yang berulir jauh ke dalam otak. Dan penderita lumpuh telah belajar untuk mengontrol anggota badan palsu menggunakan chip yang tertanam di otak atau elektroda yang diletakkan di permukaan otak.
Tetapi teknologi ini hanya dapat digunakan dalam kasus yang parah karena mereka memerlukan prosedur invasif. "Perangkat sebelumnya telah mengandalkan sayatan besar dan operasi, " kata Dae-Hyeong Kim, seorang nanoteknologi di Seoul National University di Korea Selatan.
Apa yang membuat pendekatan baru berbeda adalah kelenturan sirkuit yang luar biasa. Terbuat dari untaian logam dan plastik yang dijalin bersama seperti jaring ikan, sirkuit ini "seratus ribu kali lebih fleksibel daripada elektronik implan lainnya, " kata Lieber. Jaring bisa digulung sehingga bisa dengan mudah melewati jarum suntik. Begitu berada di dalam tubuh, jaring membentang dengan sendirinya dan menjadi tertanam di otak.
Otopsi tikus yang disuntikkan mengungkapkan bahwa kabel telah menenun diri mereka sendiri menjadi jalinan neuron selama berminggu-minggu. Koneksi yang ketat terbentuk ketika materi plastik dan otak terjalin bersama dengan dampak negatif yang tampaknya kecil. Kompatibilitas ini mungkin karena jaring dimodelkan setelah perancah tiga dimensi yang digunakan oleh insinyur biomedis untuk menumbuhkan jaringan di luar tubuh.
Gambar mikroskop 3-D menunjukkan mesh yang disuntikkan ke daerah otak yang disebut ventrikel lateral. (Grup Penelitian Lieber, Universitas Harvard) Aktivitas neuron dapat dipantau menggunakan sensor mikroskopis yang dihubungkan ke sirkuit. Detektor tegangan menangkap arus yang dihasilkan oleh penembakan sel otak individu. Sinyal-sinyal listrik itu diteruskan sepanjang kabel yang keluar dari kepala ke komputer.
"Ini bisa membuat beberapa terobosan ke antarmuka otak untuk konsumen, " kata Jacob Robinson, yang mengembangkan teknologi yang berinteraksi dengan otak di Rice University. "Memasukkan komputer Anda ke otak Anda menjadi jauh lebih enak jika semua yang perlu Anda lakukan adalah menyuntikkan sesuatu."
Bagi ahli saraf yang tertarik pada bagaimana sel-sel otak berkomunikasi, alat sensitif ini menawarkan akses ke bagian-bagian sistem saraf yang sulit dipelajari dengan teknologi tradisional. Tiga bulan lalu, misalnya, seorang rekan Lieber menyuntikkan beberapa jalanya ke mata tikus, di dekat sel-sel saraf yang mengumpulkan informasi visual dari retina. Membuktikan sel-sel tersebut biasanya membutuhkan pemotongan sebagian mata. Sinyal yang dikumpulkan oleh jaring yang disuntikkan tetap kuat sejauh ini, dan tikus tetap sehat.
Agar bermanfaat bagi manusia, tim Lieber perlu membuktikan bahwa jaring memiliki umur yang lebih panjang. Elektronik saraf sebelumnya telah menderita masalah stabilitas; mereka cenderung kehilangan sinyal dari waktu ke waktu karena sel-sel di dekat penyusup yang kaku mati atau bermigrasi. Tetapi tim optimis bahwa jaring Lieber akan terbukti lebih ramah-otak, karena sel-sel yang bertemu sejauh ini tampaknya memeluk dan tumbuh menjadi celah-celahnya.
Mendengarkan aktivitas otak mungkin hanya permulaan — seperti sirkuit sehari-hari, komponen yang berbeda dapat ditambahkan untuk tugas yang berbeda. Dalam percobaan lain, tim Lieber menyuntikkan sirkuit yang dilengkapi dengan sensor tekanan ke dalam lubang di dalam polimer lunak. Ketika polimer diperas, sensor mengukur perubahan tekanan di dalam rongga. Itu bisa berguna untuk menyelidiki perubahan tekanan di dalam tengkorak, seperti yang terjadi setelah cedera kepala traumatis.
Lebih jauh ke depan, jaring dapat dipenuhi dengan perangkat umpan balik yang memberikan stimulasi listrik atau melepaskan paket obat untuk perawatan medis. Tambahkan beberapa antena RFID mikroskopis, dan sirkuit bisa nirkabel. Dan penggemar sci-fi harus mengeluarkan air liur saat memikirkan menginstal perangkat penyimpanan memori — mirip dengan RAM di dalam komputer — untuk meningkatkan ingatan mereka sendiri.
“Kita harus berjalan sebelum kita bisa berlari, tetapi kita pikir kita benar-benar dapat merevolusi kemampuan kita untuk berinteraksi dengan otak, ” kata Lieber.
