Mengembalikan kemampuan menelan menggunakan antarmuka otak-mesin
Untuk mengatasi gangguan menelan, sebagian besar peneliti medis berusaha memperbaiki fungsi organ, namun para peneliti ini justru meneliti otak kita.
Diterbitkan pada 26 September 2022
Banyak area otak yang terlibat dalam tindakan sederhana menelan : Daniel Foster/Flickr https://www.flickr.com/photos/danielfoster/29705421101/ CC BY-NC-SA 2.0
Penulis
Masayuki Hirata
Universitas Osaka
Editor
Tasha Wibawa
Tasha Wibawa, Editor Pelaksana, 360info Asia Pasifik
DOI
10.54377/0a87-bdab
Pneumonia adalah penyebab kematian nomor tiga di Jepang, yang baru-baru ini melampaui kematian akibat stroke. Meskipun jarang terjadi pada orang sehat yang meninggal karena pneumonia menular, pneumonia aspirasi, yaitu infeksi akibat makanan atau cairan yang terhirup ke dalam saluran napas atau paru-paru dan bukannya tertelan, dapat berakibat fatal pada orang lanjut usia.
Sebuah teknologi yang menerjemahkan sinyal otak dengan kecerdasan buatan berpotensi membantu mereka yang mengalami gangguan menelan. Dan para peneliti di Osaka University adalah yang pertama di dunia yang menguji coba cara kerjanya.
Menelan melibatkan tindakan sukarela dan tidak sukarela. Setelah mengunyah dengan cukup, makanan masuk ke faring (tenggorokan) yang secara otomatis membawanya ke kerongkongan oleh refleks faring - gerakan yang sebagian besar bersifat 'otomatis'. Gerakan sukarela sebagian besar dikendalikan oleh bagian atas otak (otak besar). Gerakan tak disengaja dikendalikan di batang otak, di dekat dasar tengkorak. Bagaimana kedua bagian otak ini berinteraksi untuk menghasilkan gerakan menelan masih menjadi misteri.
Sebagian besar pendekatan medis saat ini terhadap gangguan menelan berfokus pada peningkatan fungsi organ yang terlibat dalam mekanisme menelan, seperti mulut, faring, dan laring. Teknologi baru yang disebut antarmuka otak-mesin ini dapat mendeteksi niat orang untuk menelan dengan cara menerjemahkan sinyal otak. Alat ini juga dapat mengontrol otot-otot yang terlibat dalam menelan melalui stimulasi listrik. Otot diaktifkan oleh elektroda yang ditanamkan pada saraf yang menggerakkannya.
Dalam sebuah uji coba kecil di Universitas Osaka, delapan pasien epilepsi, yang telah menjalani prosedur pembedahan untuk memasang elektroda di otak mereka untuk mengobati penyakit mereka, aktivitas otak mereka direkam saat mereka minum air. Elektroda yang ada memberikan sinyal listrik, memberikan analisis yang lebih tepat daripada alternatif penempatan elektroda di kulit kepala.
Para peneliti mencatat banyak area otak yang terlibat dalam tindakan sederhana menelan. Korteks motorik otak bekerja saat otot-otot bergerak untuk membuka mulut dan ada aktivitas di korteks sensorik saat air berada di dalam mulut. Aktivitas otak bergeser ke area yang disebut area subkorteks ketika air ditelan. Hasil yang paling menarik adalah bahwa aktivitas otak di gyrus subkortikal tiba-tiba menghilang ketika refleks muntah dimulai. Ini adalah saat di mana aktivitas otak beralih dari kontrol volunter ke kontrol involunter selama menelan. Interaksi yang terorganisir antara kontrol volunter otak dan kontrol involunter batang otak memungkinkan kita untuk menelan dengan aman, alih-alih tersedak. Untuk lebih memahami proses peralihan ini, para peneliti menggunakan teknik pembelajaran mendalam untuk memperkirakan waktu penembakan berbagai neuron selama menelan.
Penelitian ini masih dalam tahap awal untuk memahami neuron mana yang mengendalikan proses sukarela dan tidak sukarela serta mekanisme peralihan. Namun, pengetahuan ini dapat menjadi bahan dasar untuk mengembangkan teknologi yang dapat membantu para penyandang disfagia. Meskipun masih belum diketahui seberapa jauh teknologi ini dapat digunakan secara komersial, diharapkan suatu hari nanti teknologi ini dapat menstimulasi neuron yang bertanggung jawab untuk mengendalikan proses menelan secara elektrik. (VDJ)
Masayuki Hirata adalah seorang Profesor di Departemen Diagnosis dan Pemulihan Neurologis, Sekolah Pascasarjana Kedokteran, Universitas Osaka, Jepang.
Penelitiannya mendapat dukungan dari dana penelitian bersama antara Nihon Kohden Corporation, Murata Manufacturing Co. Ltd, JiMED Co. Ltd, dan Universitas Osaka. Masayuki Hirata memiliki saham di perusahaan start-up JiMED.
Artikel ini diterbitkan di bawah Creative Commons oleh 360info™.
Artikel ini sudah terbit dalam Bahasa Inggris pada tanggal 26 September 2022 di 360info.org