Lihat momen bahagia seorang pasien ALS akhirnya bisa 'berbicara' lagi berkat teknologi baru

DAVS, California — Teknologi memungkinkan orang yang tidak bisa berbicara untuk berbicara lagi. Para peneliti dari California telah mengembangkan program komputer yang menerjemahkan sinyal otak menjadi ucapan. Antarmuka otak-komputer memiliki tingkat akurasi 97%, akurasi tertinggi yang pernah dicapai sejauh ini.

Tujuan dari teknologi ini adalah untuk membantu orang yang tidak dapat berbicara karena kelumpuhan atau kehilangan kemampuan berbicara karena kondisi neurologis untuk berkomunikasi dengan orang lain. Bayangkan penerjemah untuk otak yang tidak dapat berbicara. Antarmuka otak-komputer mendengarkan aktivitas otak saat seseorang bermaksud berbicara dan mengubah sinyal tersebut menjadi teks tertulis. Komputer kemudian mengucapkan teks tersebut dengan lantang.

Sebuah studi tentang akurasi program antarmuka otak-komputer baru-baru ini diterbitkan di Jurnal Kedokteran New England. Dalam film ini, ahli saraf berhasil membantu seorang pria dengan amiotrofik lateral sklerosis (ALS) berbicara lagi. ALS, yang juga dikenal sebagai penyakit Lou Gehrig, adalah kondisi yang menyebabkan kerusakan dan hilangnya fungsi pada sel-sel saraf yang terlibat dalam gerakan. Seiring berjalannya waktu, orang-orang kehilangan kemampuan untuk berdiri, berjalan, dan menggunakan tangan mereka. Kesulitan berbicara adalah gejala umum lainnya, karena orang-orang kehilangan kendali atas otot-otot yang terlibat dalam gerakan mulut.

Dalam penelitian terkini, antarmuka otak-komputer membantu seorang pria penderita ALS berkomunikasi dalam hitungan menit setelah mengaktifkan sistem. Casey Harrell adalah seorang pria berusia 45 tahun penderita ALS yang terdaftar dalam uji klinis BrainGate. Sebelum penelitian, Harrell menunjukkan kelemahan pada lengan dan kakinya, gangguan bicara yang parah, dan membutuhkan orang lain untuk berkomunikasi atas namanya.

“Teknologi BCI kami membantu seorang pria yang lumpuh untuk berkomunikasi dengan teman, keluarga, dan pengasuhnya,” kata David Brandman, seorang ahli bedah saraf UC Davis dan salah satu penulis senior studi tersebut, dalam siaran pers. “Makalah kami menunjukkan neuroprostesis bicara (perangkat) yang paling akurat yang pernah dilaporkan.”

Metodologi

Pada bulan Juli 2023, Harrell dipasangi perangkat komputer otak di girus presentralis kiri, area otak yang terlibat dalam koordinasi bicara. Implan tersebut mencakup empat susunan mikroelektroda yang digunakan untuk merekam aktivitas otak dari 256 elektroda kortikal.

“Kami benar-benar mendeteksi upaya mereka untuk menggerakkan otot dan berbicara,” jelas Sergey Stavisky, asisten profesor di departemen bedah saraf di UC Davis dan salah satu peneliti utama dalam penelitian tersebut. “Kami merekam dari bagian otak yang mencoba mengirimkan perintah ini ke otot. Dan pada dasarnya kami mendengarkannya, dan menerjemahkan pola aktivitas otak tersebut menjadi fonem—seperti suku kata atau unit ujaran—lalu kata-kata yang coba mereka ucapkan.”

Hasil Utama

Dalam sesi pelatihan data ucapan pertama, perangkat tersebut mengubah sinyal otak Harrell menjadi 50 kata dalam 30 menit. Sistem tersebut memiliki tingkat akurasi 99,6%. “Saat pertama kali kami mencoba sistem tersebut, ia menangis kegirangan saat kata-kata yang ingin ia ucapkan dengan benar muncul di layar. Kami semua melakukannya,” kenang Stavisky.

Sesi kedua meningkatkan kosakata komputer dari 50 menjadi 125.000 kata. Setelah 1,4 jam pelatihan, perangkat tersebut memiliki tingkat akurasi 90,2%. Pelatihan lebih lanjut meningkatkan tingkat akurasi menjadi 97,5%. Dengan kata lain, Harrell dapat dipahami 97% dari waktu.

Secara total, ada 84 sesi pengumpulan data selama 32 minggu. Harrell menggunakan pidato tersebut untuk pelatihan dan dalam percakapan spontan. Dengan kecepatannya sendiri, ia berhasil berbicara selama lebih dari 248 jam secara langsung dan melalui panggilan video.

Diskusi

Sebagian besar program pembelajaran mesin di masa lalu memerlukan sejumlah besar data aktivitas otak, yang membutuhkan banyak waktu dan kerja keras. Bahkan saat itu, komunikasi penuh dengan kesalahan kata, sehingga sulit untuk memahami apa yang dikatakan seseorang. Antarmuka otak-komputer baru ini menghindari hal ini dengan menerjemahkan sinyal ke dalam ucapan secara real time, dengan pembaruan sistem yang konstan agar program tetap bekerja secara akurat. Suara komputer diformat agar terdengar seperti suara Harrell sebelum ALS dari sampel audio lama untuk membuat perangkat lebih personal.

“Tidak dapat berkomunikasi sungguh membuat frustrasi dan melemahkan semangat. Rasanya seperti terjebak,” kata Harrell. “Teknologi seperti ini akan membantu orang kembali ke kehidupan dan masyarakat.”

Menurut penulis, perangkat neurologis ini lebih akurat daripada teknologi dan aplikasi lain yang mencoba menafsirkan kata-kata seseorang. Bagi Casey, perangkat yang memungkinkannya berbicara dengan akurat 97% dari waktu adalah perubahan hidup, memungkinkannya untuk melakukan percakapan dengan orang-orang yang dicintainya untuk pertama kalinya dalam beberapa tahun.

Uji klinis BrainGate2 masih dibuka untuk pendaftaran. Orang yang tertarik untuk mendaftar dapat menemukan informasi lebih lanjut di situs uji klinis tersebut.

Pendanaan & Pengungkapan

Penelitian ini didukung oleh ALS Pilot Clinical Trial Award dari Kantor Asisten Sekretaris Pertahanan untuk Urusan Kesehatan, New Innovator Award dari National Institutes of Health dan dikelola oleh National Institute on Deafness and Other Communication Disorders, beasiswa pascadoktoral yang didanai oleh AP Giannini Foundation, hibah dari Simons Collaboration for the Global Brain, Searle Scholar Program, Burroughs Wellcome Fund, University of California, Davis, hibah dari National Institute on Deafness and Other Communication Disorders, hibah dari Department of Veterans Affairs Rehabilitation Research and Development Service, Howard Hughes Medical Institute, dan Wu Tsai Neurosciences Institute di Stanford University.