Para insinyur di Rice University telah mengembangkan stimulator otak mini pertama yang terbukti dapat bekerja pada pasien manusia. Kredit: Jeff Fitlow/Universitas Rice
Implan tengkorak kecil telah menempatkan laboratorium Rice sebagai pemimpin dalam penelitian neuroteknologi.
Insinyur Rice University telah mengembangkan stimulator otak implan terkecil yang diperlihatkan pada pasien manusia. Berkat perintis teknologi transfer daya magnetoelektrik, perangkat seukuran kacang polong yang dikembangkan di laboratorium Rice Jacob Robinson bekerja sama dengan Motif Neurotech dan dokter Dr. Sameer Sheth dan Dr. Sunil Sheth dapat diberi daya secara nirkabel melalui pemancar eksternal dan digunakan untuk menstimulasi listrik. otak melalui dura ⎯ selaput pelindung yang menempel di bagian bawah tengkorak.
Perangkat tersebut, yang dikenal dengan nama Digitally programmable Over-brain Therapeutic (DOT), dapat merevolusi pengobatan depresi yang resistan terhadap obat dan gangguan kejiwaan atau neurologis lainnya dengan memberikan alternatif terapi yang menawarkan otonomi dan aksesibilitas pasien yang lebih besar dibandingkan terapi berbasis neurostimulasi saat ini. kurang invasif dibandingkan antarmuka otak-komputer (BCI) lainnya.
Kemajuan Teknologi dan Temuan Penelitian
“Dalam makalah ini, kami menunjukkan bahwa perangkat kami, seukuran kacang polong, dapat mengaktifkan korteks motorik, yang menyebabkan pasien menggerakkan tangannya,” kata Robinson, seorang profesor teknik elektro dan komputer serta bioteknologi di Rice. “Di masa depan, kami dapat menempatkan implan di atas bagian otak lainnya, seperti korteks prefrontal, yang diharapkan dapat meningkatkan fungsi eksekutif pada orang dengan depresi atau gangguan lainnya.”
Teknologi implan yang ada untuk stimulasi otak ditenagai oleh baterai yang relatif besar yang perlu ditempatkan di bawah kulit di tempat lain di tubuh dan dihubungkan ke perangkat stimulasi melalui kabel panjang. Keterbatasan desain seperti ini memerlukan lebih banyak operasi dan membuat individu terkena beban yang lebih besar dalam hal implantasi perangkat keras, risiko putus atau kegagalan kabel, dan kebutuhan untuk operasi penggantian baterai di masa mendatang.
Jacob Robinson dari Rice University dan tim penelitinya telah mengembangkan stimulator otak implan terkecil yang diperlihatkan pada pasien manusia yang dapat merevolusi pengobatan depresi yang resistan terhadap obat dan gangguan kejiwaan atau neurologis lainnya. Kredit: Jeff Fitlow/Universitas Rice
“Kami menghilangkan kebutuhan akan baterai dengan memberi daya pada perangkat secara nirkabel menggunakan pemancar eksternal,” jelas Joshua Woods, seorang mahasiswa pascasarjana teknik elektro di laboratorium Robinson dan penulis utama studi yang dipublikasikan di Kemajuan Ilmu Pengetahuan. Amanda Singer, mantan mahasiswa pascasarjana program fisika terapan Rice yang kini bekerja di Motif Neurotech, juga merupakan penulis utama.
Teknologi ini mengandalkan material yang mengubah medan magnet menjadi pulsa listrik. Proses konversi ini sangat efisien pada skala kecil dan memiliki toleransi misalignment yang baik, yang berarti tidak memerlukan manuver rumit atau menit untuk mengaktifkan dan mengendalikan. Perangkat tersebut memiliki lebar 9 milimeter dan mampu menyalurkan rangsangan 14,5 volt.
“Implan kami mendapatkan seluruh energinya melalui efek magnetoelektrik ini,” kata Robinson, yang merupakan pendiri dan CEO Motif, sebuah startup yang dibentuk melalui Rice Biotech Launch Pad yang berupaya menghadirkan perangkat tersebut ke pasar.”
Motif adalah salah satu dari beberapa perusahaan neuroteknologi yang menyelidiki potensi BCI untuk merevolusi pengobatan gangguan neurologis.
“Neurostimulasi adalah kunci untuk memungkinkan terapi di bidang kesehatan mental di mana efek samping obat dan kurangnya kemanjuran membuat banyak orang tidak memiliki pilihan pengobatan yang memadai,” kata Robinson.
Uji Klinis dan Arah Masa Depan
Para peneliti menguji perangkat tersebut untuk sementara pada pasien manusia, menggunakannya untuk menstimulasi korteks motorik ⎯ bagian otak yang bertanggung jawab untuk gerakan ⎯ dan menghasilkan respons gerakan tangan. Mereka selanjutnya menunjukkan perangkat tersebut berinteraksi dengan otak secara stabil selama 30 hari pada babi.
“Hal ini belum pernah dilakukan sebelumnya karena kualitas dan kekuatan sinyal yang diperlukan untuk menstimulasi otak melalui dura sebelumnya tidak mungkin dilakukan dengan transfer daya nirkabel untuk implan sekecil ini,” kata Woods.
Robinson membayangkan teknologi ini dapat digunakan dari kenyamanan rumah seseorang. Seorang dokter akan meresepkan pengobatan dan memberikan pedoman untuk menggunakan perangkat tersebut, namun pasien akan tetap memegang kendali penuh atas bagaimana pengobatan tersebut diberikan.
“Di rumah, pasien akan mengenakan topi atau perangkat yang dapat dikenakan untuk menyalakan dan berkomunikasi dengan implan, menekan ‘go’ di iPhone atau jam tangan pintarnya, dan kemudian rangsangan listrik dari implan tersebut akan mengaktifkan jaringan saraf di dalam otak,” kata Robinson.
Implantasi memerlukan prosedur invasif minimal selama 30 menit yang akan menempatkan perangkat di tulang di atas otak. Baik implan maupun sayatannya hampir tidak terlihat, dan pasien akan pulang pada hari yang sama.
Joshua Woods (dari kiri), Jacob Robinson dan Fatima Alrashdan. Kredit: Jeff Fitlow/Universitas Rice
“Ketika Anda berpikir tentang alat pacu jantung, itu adalah bagian rutin dari perawatan jantung,” kata Sheth, profesor dan wakil ketua penelitian, McNair Scholar, dan Ketua Bedah Saraf Cullen Foundation di Baylor College of Medicine. “Pada gangguan neurologis dan kejiwaan, hal yang setara adalah stimulasi otak dalam (DBS), yang terdengar menakutkan dan invasif. DBS sebenarnya adalah prosedur yang cukup aman, namun tetap saja ini adalah operasi otak, dan risiko yang dirasakan akan membatasi jumlah orang yang bersedia menerimanya dan mendapatkan manfaat darinya. Di sinilah teknologi seperti ini berperan. Prosedur kecil selama 30 menit yang tidak lebih dari operasi kulit, yang dilakukan di pusat bedah rawat jalan, jauh lebih mungkin untuk ditoleransi dibandingkan DBS. Jadi jika kami dapat menunjukkan bahwa terapi ini sama efektifnya dengan alternatif yang lebih invasif, terapi ini kemungkinan akan memberikan dampak yang jauh lebih besar pada kesehatan mental.”
Untuk beberapa kondisi, misalnya epilepsi, perangkat mungkin perlu dihidupkan secara permanen atau hampir sepanjang waktu, namun untuk gangguan seperti depresi dan OCD, stimulasi beberapa menit saja per hari sudah cukup untuk menghasilkan perubahan yang diinginkan. dalam berfungsinya jaringan saraf yang ditargetkan.
Mengenai langkah selanjutnya, Robinson mengatakan bahwa di sisi penelitian, dia “sangat tertarik dengan gagasan membuat jaringan implan dan membuat implan yang dapat menstimulasi dan merekam, sehingga mereka dapat memberikan terapi adaptif yang dipersonalisasi berdasarkan otak Anda sendiri. tanda tangan.” Dari sudut pandang pengembangan terapi, Motif Neurotech sedang dalam proses mencari persetujuan FDA untuk uji klinis jangka panjang pada manusia. Pasien dan perawat dapat mendaftar di situs Motif Neurotech untuk mengetahui kapan dan di mana uji coba ini akan dimulai.
Referensi: “Miniatur stimulator kortikal epidural bebas baterai” oleh Joshua E. Woods, Amanda L. Singer, Fatima Alrashdan, Wendy Tan, Chunfeng Tan, Sunil A. Sheth, Sameer A. Sheth dan Jacob T. Robinson, 12 April 2024, Kemajuan Ilmu Pengetahuan.
DOI: 10.1126/sciadv.adn0858
Pekerjaan ini sebagian didukung oleh The Robert and Janice McNair Foundation, McNair Medical Institute, DARPA dan Yayasan Sains Nasional.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
