Kursi Roda Elektrik Berbasis Perintah Otak, Sederhana atau Rumit?

[caption caption="Ilustrasi: Aktivitas otak yang diterjemahkan ke dalam bahasa komputer (Sumber: venturebeat.com)"][/caption]Penulis tertarik mengulas ini ketika Minggu malam setelah menyaksikan acara Big Bang Show di KompasTV dengan Host Andy Flores Noya (selanjutnya ditulis Andy). Edisi malam itu terasa spesial karena temanya adalah “Orang Kreatif Dalam Kesehatan”. Acara tersebut menghadirkan beberapa tokoh yang memiliki ide kreatif untuk membantu kesehatan di Indonesia, dan salah satu yang sangat lucu ketika di topik akhir tentang kursi roda elektrik di mana ketika Andy mencoba kursi roda elektrik di mana gerakan berbasis perintah otak. Bisa dikatakan Andy berhasil menguasai gerakan di kursi roda tersebut walaupun gerakan masih sangat lambat dan terkadang masih terdapat delay beberapa detik. Tayangan tersebut kembali mengingatkan kejadian beberapa bulan lalu tentang penemuan warga di Bali untuk menggerakkan tangannya yang lumpuh dengan mesin melalui konsep yang sama yaitu menggunakan perintah otak.

Selama ini dikenal 2 jenis kursi roda berdasarkan cara menggerakkannya:

1. Kursi roda manual di mana kursi roda ini digerakkan sendiri atau menggunakan bantuan orang lain,
2. Kursi roda elektrik yaitu kursi roda menggunakan mesin sehingga bisa digunakan sendiri dengan menekan tombol tertentu untuk perintah gerakan tanpa bantuan orang lain.

Adalah Dr. Arjon Turnip, seorang Doktor dari Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) dalam hal ini sebagai peneliti utama dalam mengembangkan kursi roda elektrik berbasis Brain Computer Interface (BMI) dengan sinyal biofeedback. Dalam bahasa sederhananya, beliau mengembangkan sebuah kursi roda yang bisa digerakkan menggunakan komunikasi otak kepada mesin sehingga dapat berjalan sesuai dengan perintah yang diinginkan.

Latar belakang dikembangkannya penelian ini oleh Dr. Arjon Turnip adalah keinginan kuat untuk membantu pasien post stroke dengan lumpuh kaki dan tangan, sehingga kursi roda elektrik yang dikontrol dengan menekan tombolpun tidak akan bisa mereka gunakan. Berbekal ilmu Elektroensefalografi (EEG) yang didalami selama 4 tahun di Korea Selatan dan akhirnya mendapatkan gelar Doktor tahun 2011, dia bersama tim mulai mencoba konsep tersebut sampai diciptakan prototip kursi roda elektrik berbasis perintah otak pada tahun 2015 setelah melewati percobaan beberapa kali dengan berbagai kegagalan.

Elektroensefalografi (EEG) sendiri dalam dunia kedokteran merupakan perekaman aktivitas elektrik di sepanjang kulit kepala untuk mengukur fluktuasi tegangan yang dihasilkan oleh arus ion di dalam neuron otak. Dalam penggunaan klinisnya, dokter spesialis saraf (neurologist) menggunakan sebagai pemeriksaan penunjang yang berbentuk rekaman gelombang elektrik sel saraf yang berada di otak yang memiliki tujuan untuk mengetahui adanya gangguan fisiologi fungsi otak salah satunya gangguan epilepsi.

[caption caption="Ilustrasi: Elektroensefalografi (EEG) (Sumber: norolojimerkezi.com)"]

[/caption]Namun di tangan Dr. Arjon, sinyal tersebut digunakan sebagai suatu sinyal perintah untuk menggerakan kursi roda elektrik, walaupun menurut penulis instruksi masih kasar yaitu hanya berupa gerakan maju, mundur, kanan dan kiri. Kursi roda elektrik berbasis Brain Computer Interface ini ternyata sudah dipatenkan dan tahun 2015 sudah mendapat penghargaan dari Menteri Riset Teknologi dan Pendidikan Tinggi (Menristekdikti).

Karena masih dalam tahap pengembangan dan masih suatu bentuk prototip, tim kursi roda elektik ini sudah kerjasama dengan Fakultas Kedokteran Universitas Padjajaran (FK UNPAD)/Rumah Sakit Umum Pusat Hasan Sadikin (RSHS) Bandung untuk pengembangan kursi roda sebagai kerja sama medis untuk melihat aplikasinya terhadap pasien.

[caption caption="Dr. Arjon dengan prototip kursi roda elektrik berbasis perintah otak (Sumber: lipi.go.id)"]

[/caption]Bagaimana Brain Computer Interface Bekerja?

Brain Computer Interface (BCI) kadang-kadang disebut juga denganMind-Machine Interface (MMI), Direct Neural Interface (DNI) atau Brain-Machine Interface (BMI) merupakan jalur komunikasi langsung antara sinyal dari otak dengan alat (device) eksternal  dengan media kabel dengan sinyal yang diperkuat dengan alat yang disebut amplifier. Penelitian ini dimulai sejak tahun 1970 di Universitas California, Los Angeles (UCLA).

Sinyal otak ditangkap suatu alat yang disebut dengan elektroda. Elektroda menangkap sinyal elektrik yang dikeluarkan oleh neuron. Otak kita dipenuhi dengan neuron, yaitu sel-sel saraf yang terhubung satu sama lain dengan dendrit dan akson. Setiap kali kita berpikir, bergerak, merasakan atau mengingat sesuatu, maka neuron saat itu sedang bekerja, pekerjaan yang dilakukan dari neuron ke neuron lain adalah sinyal yang dihasilkan oleh perbedaan potensial listrik yang dibawa oleh ion pada membran setiap neuron. Sinyal inilah yang ditangkap oleh elektroda yang akhirnya akan dibawa ke alat selanjutnya.

[caption caption="Sinyal elektrik yang dikeluarkan oleh neuron ditangkap oleh elektroda (Sumber: computer.howstuffworks.com)"]

[/caption]Dalam ilmu kedokteran, otak terbagi dalam berbagai macam area. Terdapat area motorik yang berfungsi untuk memerintahkan agar otot berkontraksi sehingga terjadi gerakan. Ada area sensorik yang berfungsi untuk menerjemahkan rangsangan yang masuk ke tubuh seseorang baik dalam bentuk raba, penglihatan, pendengaran, penciuman ataupun rasa. Terdapat juga bagian otak yang berfungsi untuk mengatur perasaan lapar, nafsu, emosi, takut dan lainnya yang dikenal dengan fungsi luhur.

[caption caption="Area Pada Otak dan Fungsinya (Sumber: computer.howstuffworks.com)"]

[/caption]Namun terkait dalam perintah gerakan kursi roda, tidak sesederhana ketika seseorang berpikir untuk berjalan maju dan mundur sehingga terjadi gerakan kursi roda. Gerakan kursi roda baik maju atau mundur bisa terjadi dengan kombinasi aktivitas otak dari area motorik maupun sensorik. Yang namanya otak, walaupun sudah konsentrasi untuk melakukan perintah, kadang sering terjadi pikiran-pikiran lain di luar perintah sehingga itulah yang menyebabkan sinyal tidak murni dan terjadilah yang disebut dengan noise.

Cara Kerja Brain Computer Interface
Terdapat 32 titik di kepala untuk dipasang elektroda dan diberikan gel (jelly) elektroda. Sinyal yang ditangkap oleh elektroda dibawa ke amplifier sehingga bisa diolah di software EEG di laptop. Ketika koneksi terbangun, pada layar monitor laptop muncul gambaran grafik tertentu yang dikirimkan oleh otak. Setiap memikirkan sesuatu atau tidak sengaja menggerakkan tangan, mata atau bagian tubuh lainnya, bentuk grafik akan berubah.

[caption caption="Proses Brain Computer Interface (Sumber: engadget.com)"]

[/caption]Tentunya sinyal yang telah diamplifikasi akan menimbulkan noise yang banyak, sehingga sinyal yang masuk di filter dari noise-noise yang ada dalam pikiran, hanya disisakan dengan frekuensi tertentu untuk instruksi gerakan kursi roda berupa maju, mundur, kiri dan kanan. Sinyal instruksi itulah yang dikirimkan ke pengontrol di bagian bawah kursi yang kemudian menerjemahkan perintah ke kursi roda untuk bergerak.

Grafik di layar laptop pun langsung berganti dengan layar hitam yang dihiasi empat kotak yang berkedip-kedip, di mana masing-masing kotak berada di sisi kanan, kiri, atas dan bawah. Grafik di layar laptop dapat berperan sebagai stimulan gambar agar kursi roda berjalan sesuai dengan ayah yang diinginkan. Meskipun terdapat delay selama beberapa detik, misalnya dari perintah gerak lurus ke depan lalu beralih belok kanan atau saat perintah untuk berhenti, namun hal ini diyakini akan dapat diatasi seiring berjalannya waktu. Salah satu cara adalah dipasangnya sensor di mana laju kursi roda akan berhenti bila sensor mendeteksi adanya benda sejauh 30 sentimeter. Memang gerakan kursi roda tidak seluwes saat digerakan dengan tangan.

Prospek di Masa Depan
Berbicara tentang prospek artinya berbicara tentang kemungkinan dan harapan. Apakah mungkin bahwa suatu saat kursi roda berbasis perintah otak ini akan tercipta dengan baik? Di mana gerakannya sangat luwes (tidak kasar), dapat bergerak tanpa harus konsentrasi tinggi dan memiliki tingkat ketapatan yang tinggi. Tidak ada hal yang tidak mungkin jika melihat perkembangan teknologi sekarang ini. Yang pasti harapan dari kemungkinan tersebut adalah jika hal tersebut terjadi maka hal ini membantu para penderita yang mengalami kelumpuhan untuk meningkatkan mobilitas mereka tanpa ketergantungan orang lain atau minimal mengurangi ketergantungan tersebut. Dan yang paling penting adalah jika produk berhasil, semoga biaya produksinya bisa semurah mungkin mengingat menurut Dr. Arjon, biaya prototip sendiri sudah memakan biaya di atas 100 juta.

Ada beberapa catatan kelebihan dan kekurangan dari kursi roda elektrik prototip yang telah dikeluarkan ini yaitu:

Kelemahan:

1. Masih menggunakan penutup kepala yang ketat agar elektroda menempel tepat di posisi kepala yang diinginkan,
2. Masih menggunakan banyak gel elektroda di kepala yang mengganggu kenyamanan,
3. Penggunaan masih cukup melelahkan sebab otak dituntut berkonsentrasi penuh saat menjalankan roda,
4. Gerakan kursi roda masih kasar.

Kelebihan:

1. Hanya menggunakan pikiran,
2. Tidak perlu menggunakan tangan sehingga dapat digunakan pada orang yang lumpuh kaki dan tangan.

[caption caption="Pilih mana? (Dok.pri)"]

[/caption] Salam sehat,

dr. Meldy Muzada Elfa