Monyet memasang kembali sel-sel otak untuk menggerakkan otot-otot yang lumpuh

BARU YORK – Monyet yang diajari bermain game komputer mampu mengatasi kelumpuhan pergelangan tangan dengan perangkat eksperimental yang dapat mengarah pada pengobatan baru untuk pasien stroke dan cedera tulang belakang.

Hebatnya, monyet-monyet tersebut mendapatkan kembali penggunaan otot-otot yang lumpuh dengan belajar mengendalikan aktivitas satu sel otak saja.

Hasilnya adalah “sebuah langkah maju yang penting,” kata Dawn Taylor dari Case Western Reserve University di Cleveland, yang mempelajari konsep penggunaan sinyal otak untuk mengatasi kelumpuhan. Dia tidak terlibat dalam pekerjaan barunya.

• Klik di sini untuk mengunjungi Pusat Ilmu Pengetahuan Alam FOXNews.com.

Perangkat tersebut memantau aktivitas sel otak dan menggunakannya sebagai indikasi untuk menstimulasi otot pergelangan tangan secara elektrik.

Para peneliti telah menemukan bahwa ia bahkan dapat menggunakan sel-sel otak yang biasanya tidak ada hubungannya dengan gerakan pergelangan tangan, kata rekan penulis studi, Chet Moritz.

Sel-sel otak dalam jumlah besar yang belum dimanfaatkan mungkin tersedia untuk membantu orang-orang lumpuh melakukan hal-hal seperti memegang cangkir kopi atau menyikat gigi, kata Moritz. Namun dia menekankan bahwa pendekatan ini masih membutuhkan waktu bertahun-tahun, bahkan puluhan tahun, untuk dapat diterapkan pada manusia.

Moritz dan rekan-rekannya di Universitas Washington di Seattle melaporkan hasilnya dalam sebuah makalah yang diterbitkan secara online pada hari Rabu di jurnal Nature.

Taylor, yang juga bekerja di Cleveland VA Medical Center, mengatakan penelitian ini menggambarkan potensi pendekatan dan fleksibilitas sel otak.

Lee Miller, seorang peneliti di Universitas Northwestern yang telah melakukan penelitian serupa, mengatakan setiap demonstrasi perangkat yang menggunakan sinyal otak untuk menggerakkan anggota tubuh yang lumpuh adalah “perkembangan baru yang penting.”

Miller menggunakan pola aktivitas sekitar 100 sel otak untuk memprediksi jenis gerakan pergelangan tangan yang ingin dilakukan monyet.

Moritz mengatakan fokus pada keluaran sel otak individu mungkin bekerja lebih baik untuk mengatasi kelumpuhan.

Penelitian ini adalah contoh dari apa yang para ilmuwan sebut sebagai stimulasi listrik fungsional, atau FES, yang melibatkan stimulasi otot dengan menerapkan arus listrik.

Orang-orang yang lumpuh sebagian sekarang menggunakan perangkat FES yang memungkinkan mereka berdiri, berjalan, menggunakan lengan dan tangan, dan melakukan hal-hal lain.

Namun mereka mengendalikan perangkat tersebut dengan menekan tombol, menggerakkan sendi, atau menegangkan otot—bahkan, katakanlah, otot yang memungkinkan mereka menggoyangkan telinga.

Taylor mengatakan bahwa menggunakan sinyal otak bisa menjadi strategi yang sangat baik bagi orang-orang yang mengalami kelumpuhan dari leher ke bawah dan memiliki sedikit otot untuk dikendalikan.

Dalam penelitian terhadap monyet, para ilmuwan menguji dua kera ekor babi pada waktu yang berbeda. Masing-masing memiliki tangan di permukaan datar.

Hewan-hewan tersebut belajar bahwa dengan menggunakan pergelangan tangan mereka untuk menekan ke bawah dengan telapak tangan atau ke atas dengan punggung tangan, mereka dapat membuat penunjuk komputer mencapai target di layar. Kemudian peneliti melumpuhkan sementara pergelangan tangan mereka dengan obat bius.

Para ilmuwan memasukkan sebuah alat ke dalam otak hewan tersebut untuk memantau seberapa sering satu sel otak menembakkan sinyal listrik. Setelah pergelangan tangan lumpuh, laju penembakan tersebut diubah menjadi rangsangan listrik yang disalurkan ke otot pergelangan tangan.

Tingkat penembakan yang berbeda menyebabkan tangan menekan ke bawah atau ke atas, atau rileks. Monyet-monyet tersebut dengan cepat belajar menggunakan sel otak untuk mengendalikan otot pergelangan tangan mereka dan terus memainkan permainan komputer.

Pada manusia, gerakan yang lebih kompleks memerlukan banyak sel otak yang dipantau secara bersamaan untuk mengaktifkan banyak otot, kata Moritz.

Para peneliti akan mengandalkan otak untuk mempelajari bagaimana mengoordinasikan semua sinyal ini untuk menghasilkan gerakan yang bermanfaat, katanya. Lagipula, itulah yang dilakukan otak saat belajar mengayunkan raket tenis secara efektif, ujarnya.

“Perjalanan masih panjang, dan tidak ada cara untuk mengatakan dengan yakin bahwa ini akan berhasil,” kata Moritz.

Ada kemungkinan juga bahwa satu sel otak dapat menstimulasi sekelompok otot jika sinyalnya ditransmisikan ke lokasi tertentu di sumsum tulang belakang, kata para peneliti.

Andrew Schwartz dari University of Pittsburgh, yang telah menggunakan sinyal otak untuk memungkinkan monyet mengendalikan lengan robot, mengatakan ia melihat pekerjaan baru ini sebagai sebuah kemajuan kecil, dan mencatat masih ada banyak rintangan.