Teknologi Implant Otak Lanjutan Merevolusi Perawatan Medis dan Antarmuka Manusia-Mesin

Para ilmuwan di MIT telah menciptakan sebuah model jaringan otak manusia 3D yang kecil bernama miBrain. Model ini menggabungkan enam jenis sel utama otak manusia seperti neuron, sel glial, dan struktur pembuluh darah dalam satu wadah hidup yang lebih realistis dibandingkan metode lama seperti kultur sel sederhana atau model hewan. Kelebihan miBrain adalah kemampuannya mereplikasi interaksi kompleks antar sel otak sekaligus mendukung studi dengan sel punca yang berasal dari pasien tertentu. Hal ini memungkinkan para peneliti untuk membuat jaringan otak mini yang sesuai dengan profil genetik seseorang, mendukung riset penyakit neurologis secara lebih akurat dan personal. Dalam demonstrasi awal, para peneliti memanfaatkan miBrain untuk meneliti varian gen APOE4 yang terkait dengan risiko Alzheimer. Mereka menemukan bahwa astrocytes dengan varian APOE4 dapat memicu reaksi imun dan penumpukan protein amyloid serta tau yang merupakan ciri khas Alzheimer, terutama lewat interaksi dengan mikroglia. Pembuatan model miBrain melewati berbagai tantangan teknis seperti mendesain matriks hidrogel yang mendukung kehidupan sel dan menyeimbangkan proporsi sel agar membentuk unit neurovaskular yang berfungsi dengan baik. Selain itu, model ini juga menciptakan penghalang darah-otak yang meniru kondisi alami di otak manusia. Para ilmuwan berencana mengembangkan miBrain lebih jauh dengan menambahkan aliran darah mikrofluida dan teknik analisis sel tunggal agar model semakin realistis. Dengan potensi untuk personalisasi berdasarkan data genetik individu, miBrain diharapkan membuka jalan bagi pengembangan obat serta terapi yang lebih efektif dan individual bagi pasien penyakit otak.

Kenangan tentang peristiwa emosional seringkali lebih mudah diingat dibanding kenangan biasa. Sebuah studi terbaru mengungkap bahwa sel otak bernama astrocytes berperan penting dalam menstabilkan ingatan jangka panjang tersebut. Sebelumnya, astrocytes dianggap hanya sebagai pendukung neuron yang menyimpan memori. Namun penelitian ini menunjukkan astrocytes aktif dipicu oleh pengalaman emosional yang berulang dan berkontribusi pada penguatan memori. Penelitian dilakukan dengan memantau aktivitas gen Fos sebagai penanda aktivasi sel di otak tikus saat mereka menjalani tugas memori berbasis ketakutan. Hasilnya menunjukkan peningkatan aktivitas astrocytes pada tahap pengingatan ulang, bukan pada fase pembelajaran awal. Sel astrocytes terutama aktif di area otak seperti amygdala, yang sangat terkait dengan pengolahan emosi dan memori ketakutan, memberi gambaran bagaimana memori penting disaring dan disimpan secara selektif. Temuan ini membuka peluang baru untuk merancang terapi yang menargetkan astrocytes guna membantu penderita gangguan memori seperti PTSD dan Alzheimer, yang hingga kini pengobatannya masih sangat terbatas.

Otak manusia sangat kompleks dengan berbagai area khusus yang mengatur fungsi tertentu. Mengobati gangguan neurologis sulit karena pengobatan harus tepat sasaran ke area yang sangat spesifik di otak. Alat yang ada saat ini seringkali hanya bisa memberikan obat dari sedikit titik saja, sehingga pengobatan tidak maksimal dan berisiko menimbulkan efek samping. Para peneliti di NYU Abu Dhabi mengembangkan implan otak baru bernama SPIRAL yang berupa tabung fleksibel dan tipis. Alat ini memiliki lubang-lubang kecil secara teratur di sepanjang tabung supaya obat bisa didistribusikan ke berbagai titik secara tepat dan merata di dalam otak. SPIRAL telah diuji menggunakan model komputer dan laboratorium, hasilnya aman dan efektif serta tidak meningkatkan peradangan lebih dari alat standar. Dengan desain melingkar dan penyebaran lubang yang tertata, SPIRAL bisa menjangkau area otak lebih luas hanya dengan satu kali pemasangan implan. Implan ini sangat membantu pengobatan penyakit seperti glioblastoma yang membutuhkan pemasukan obat langsung ke otak untuk melewati penghalang darah-otak. Selain itu, alat ini juga bisa dikembangkan untuk stimulasi elektrik pada penyakit seperti epilepsi dan Parkinson yang membutuhkan terapi presisi tinggi di otak. Penemuan ini menunjukkan kemajuan besar dalam pengobatan neurologis yang memungkinkan terapi lebih efektif dan aman. SPIRAL berpotensi mengubah cara dokter memberikan obat dan terapi ke otak, serta bisa diterapkan di organ lain sehingga membuka banyak peluang baru dalam bidang kesehatan.

Neuralink berhasil membuat terobosan besar dalam bidang antarmuka otak-komputer dengan pasien ALS bernama Nick Wray yang mampu mengendalikan lengan robotik untuk melakukan aktivitas sehari-hari menggunakan pikirannya. Teknologi ini memungkinkan ia mengambil gelas, meminum air, serta mengoperasikan kursi roda pertama kali dengan bantuan chip yang ditanamkan di otaknya. Studi klinis CONVOY yang disetujui oleh FDA ini menguji bagaimana perangkat Neuralink dapat memberi kemerdekaan lebih besar kepada pasien dengan gangguan motorik berat. Sudah ada delapan peserta yang menerima implantasi chip tersebut, termasuk Noland Arbaugh yang bisa bermain video game hanya dengan pikiran meskipun mengalami kendala teknis di kemudian hari. Chip yang digunakan, N1, berukuran sangat kecil dan dilengkapi dengan 128 benang ultra-tipis yang terhubung ke permukaan otak. Benang ini mampu menangkap sinyal saraf dan mengubahnya menjadi perintah digital yang secara presisi menggerakkan perangkat eksternal seperti kursor atau lengan robotik. Demonstrasi penggunaan chip oleh Nick Wray termasuk mengangkat berbagai benda, melakukan tes ketangkasan, hingga trik khusus yang banyak menarik perhatian publik. Neuralink juga telah memperluas uji klinis ke Inggris untuk menjangkau lebih banyak pasien dengan kelumpuhan melalui teknologi serupa. Meskipun buaya teknologi ini menunjukkan potensi besar dalam meningkatkan kualitas hidup, masih banyak tantangan terkait keamanan jangka panjang dan efektivitas perangkat yang harus dijawab. Neuralink terus mengembangkan sistem serta meningkatkan algoritma untuk memastikan hasil terbaik bagi para penggunanya.