Terobosan Baru Membuka Jalan bagi Implan Penglihatan yang Dapat Memulihkan Penglihatan

Implan yang sangat kecil, dengan elektroda seukuran satu neuron yang juga dapat tetap utuh di dalam tubuh seiring berjalannya waktu – kombinasi unik yang menjanjikan implan penglihatan masa depan bagi orang buta, telah dikembangkan oleh tim peneliti dari Chalmers College of Teknologi di Swedia, Universitas Freiburg, dan Institut Ilmu Saraf Belanda.

Seringkali ketika seseorang mengalami kebutaan, sebagian atau sebagian matanya mengalami kerusakan, namun korteks visible di otak masih berfungsi dan menunggu masukan. Saat mempertimbangkan stimulasi otak untuk pemulihan penglihatan, diperlukan ribuan elektroda yang dimasukkan ke dalam implan untuk mengumpulkan informasi yang cukup untuk sebuah gambar. Dengan mengirimkan impuls listrik melalui implan ke korteks visible otak, sebuah gambar dapat dibuat, dan setiap elektroda akan mewakili satu piksel.

“Gambaran ini bukanlah dunia yang dapat dilihat oleh seseorang dengan penglihatan penuh. Gambaran yang dihasilkan oleh impuls listrik akan seperti papan matriks di jalan raya, ruang gelap, dan beberapa titik yang akan menyala tergantung pada informasi yang diberikan kepada Anda. Semakin banyak elektroda yang 'dimasukkan' ke dalamnya, semakin baik gambar yang dihasilkan,” kata Maria Asplund, yang memimpin bagian pengembangan teknologi dari proyek tersebut dan merupakan Profesor Bioelektronik di Universitas Teknologi Chalmers di Swedia.

Maria Asplund, yang memimpin bagian pengembangan teknologi dari proyek tersebut dan merupakan Profesor Bioelektronik di Universitas Teknologi Chalmers di Swedia. Kredit: Universitas Teknologi Chalmers | Gabor Richter

Implan penglihatan yang dibuat dalam penelitian ini dapat digambarkan sebagai 'benang' dengan banyak elektroda yang ditempatkan secara berurutan, satu demi satu. Dalam jangka panjang, Anda memerlukan beberapa benang dengan ribuan elektroda yang terhubung ke masing-masing benang, dan hasil penelitian ini merupakan langkah kunci menuju implan semacam itu.

Masa Depan Implan Penglihatan

Implan listrik untuk meningkatkan penglihatan pada penderita kebutaan bukanlah konsep baru. Namun teknologi implan yang saat ini dieksplorasi pada pasien manusia berasal dari tahun 1990-an dan terdapat beberapa faktor yang perlu ditingkatkan, misalnya ukurannya yang besar, jaringan parut di otak karena ukurannya yang besar, bahan yang lama kelamaan terkorosi, dan bahan yang digunakan. menjadi terlalu kaku.

Dengan membuat elektroda yang sangat kecil seukuran satu neuron, peneliti berpotensi memasukkan banyak elektroda ke dalam satu implan dan menghasilkan gambar yang lebih element bagi pengguna. Perpaduan unik antara bahan yang fleksibel dan tidak korosif menjadikannya solusi jangka panjang untuk implan penglihatan.

“Miniaturisasi komponen implan penglihatan sangatlah penting. Terutama elektrodanya, karena ukurannya harus cukup kecil agar mampu mengatasi rangsangan pada sejumlah besar titik di 'space visible otak'. Pertanyaan penelitian utama untuk tim adalah, 'Dapatkah kita memasang elektroda sebanyak itu pada implan dengan bahan yang kita miliki dan membuatnya cukup kecil dan juga efektif?' dan jawaban dari penelitian ini adalah – ya,” kata Profesor Asplund.

Semakin Kecil Ukurannya, Semakin Buruk Korosinya

Membuat implan listrik dalam skala kecil memiliki tantangan tersendiri, terutama di lingkungan yang sulit, seperti tubuh manusia. Kendala utamanya bukanlah membuat elektroda menjadi kecil, namun membuat elektroda sekecil itu dapat bertahan lama di lingkungan yang lembap dan lembap. Korosi logam pada implan bedah merupakan masalah besar, dan karena logam adalah bagian fungsional, serta bagian yang terkorosi, jumlah logam adalah kuncinya. Implan listrik yang dibuat Asplund dan timnya berukuran sangat kecil, lebarnya 40 mikrometer dan tebal 10 mikrometer, seperti rambut yang dibelah, dengan bagian logamnya hanya setebal beberapa ratus nanometer. Dan karena hanya terdapat sedikit logam dalam elektroda penglihatan tremendous kecil tersebut, ia tidak mampu 'berkorosi' sama sekali, jika tidak, ia akan berhenti bekerja.

Di masa lalu, permasalahan ini tidak dapat diselesaikan. Namun kini, tim peneliti telah menciptakan campuran bahan unik yang berlapis-lapis dan tidak menimbulkan korosi. Ini termasuk polimer penghantar untuk mentransduksi rangsangan listrik yang diperlukan agar implan dapat bekerja, menjadi respons listrik di neuron. Polimer membentuk lapisan pelindung pada logam dan membuat elektroda lebih tahan terhadap korosi, yang pada dasarnya merupakan lapisan pelindung plastik yang menutupi logam.

“Kombinasi polimer-logam penghantar yang kami terapkan merupakan hal revolusioner untuk implan penglihatan karena diharapkan implan tersebut dapat tetap berfungsi sepanjang masa pakai implan. Kita sekarang tahu bahwa membuat elektroda sekecil neuron (sel saraf) dapat dilakukan dan menjaga elektroda ini bekerja secara efektif di otak dalam jangka waktu yang sangat lama, dan hal ini cukup menjanjikan karena hal ini belum ada hingga saat ini. Langkah selanjutnya adalah membuat implan yang dapat menghubungkan 1000 elektroda,” kata Asplund, sesuatu yang saat ini sedang dieksplorasi oleh tim yang lebih besar dalam proyek Neuraviper di Uni Eropa yang sedang berlangsung.

Metode Studi

Metode ini diterapkan oleh kolaborator penelitian di Institut Ilmu Saraf Belanda, di mana tikus dilatih untuk merespons impuls listrik ke korteks visible otak. Studi tersebut menunjukkan bahwa tikus tidak hanya dapat belajar bereaksi terhadap rangsangan yang diterapkan melalui elektroda hanya dalam beberapa sesi, namun ambang batas arus minimal yang menurut laporan tikus persepsinya lebih rendah dibandingkan implan berbasis logam standar. Tim peneliti lebih lanjut melaporkan bahwa fungsi implan tetap stabil dari waktu ke waktu, untuk seekor tikus bahkan hingga akhir masa pakai alaminya.

Referensi: “Elektroda Polimer Fleksibel untuk Persepsi Visible Prostetik yang Stabil pada Tikus” oleh Corinne Orlemann, Christian Boehler, Roxana N. Kooijmans, Bingshuo Li, Maria Asplund dan Pieter R. Roelfsema, 07 Februari 2024, Materi Perawatan Kesehatan Tingkat Lanjut.
DOI: 10.1002/adhm.202304169