“Ini adalah kehidupan yang nyata bagi saya,” katanya, tersedak saat menggambarkan hari ketika ia dapat berkomunikasi dengan suaranya sendiri, lagi.
Kemampuannya untuk berkomunikasi berasal dari 256 elektroda kecil yang ditanamkan oleh para peneliti dari University of California, Davis, di otaknya dalam sebuah prosedur operasi yang berlangsung selama hampir lima jam musim panas lalu.
Meski teknologi brain-computer interface ini sering kali ditujukan untuk memulihkan gerakan, peningkatan kemampuan bicara Harrell, yang dirinci dalam New England Journal of Medicine, menggarisbawahi janjinya yang lebih luas.
Banyak perusahaan startup terus bermunculan seiring dengan terobosan-terobosan pengungkap sinyal-sinyal rumit yang digunakan sistem saraf untuk mengontrol bibir, rahang, lidah, dan laring.
Kemudian kemajuan dalam kecerdasan buatan (artificial intelligence/AI) yang memungkinkannya memecahkan kode-kode tersebut untuk memulihkan komunikasi. Seperti halnya prostesis yang menggantikan anggota tubuh yang hilang, bidang ini memiliki nomenklatur tersendiri untuk perangkat: speech neuroprosthesis.
Awalnya, “gagasan untuk mengembalikan kemampuan bicara tampaknya tidak mungkin dicapai mengingat kompleksitas bahasa,” tulis Edward Chang, kepala bidang bedah saraf di University of California, San Francisco, dalam editorial yang menyertai penelitian ini.
“Selama dekade terakhir, konsep neuroprosthesis bicara telah berubah dari fiksi ilmiah menjadi kenyataan.”
Ini masih awal. Teknologi ini mahal dan besar, membutuhkan komputer di rumah Harrell. Teknologi ini lambat, membantunya berbicara dengan kecepatan 33 kata per menit, jauh di bawah kecepatan bicara alami yang mencapai 160 kata per menit. Dan kinerja jangka panjangnya masih belum diketahui: Peneliti Belanda merinci kerusakan yang lambat dari perangkat serupa yang digunakan selama tujuh tahun oleh seorang wanita dengan kelumpuhan parah akibat ALS dalam edisi jurnal yang sama.
Penghancuran Sel Saraf
Harrell mengetahui bahwa ia menderita ALS, yang juga dikenal sebagai penyakit Lou Gehrig, tidak lama setelah kelahiran putrinya. Apa yang dia derita menghancurkan sel-sel saraf di otak dan sumsum tulang belakang, sehingga pasien tidak dapat mengendalikan otot-otot mereka. Bicaranya terdengar seperti mendengus atau mengoceh bagi telinga yang tidak terlatih, meskipun pikirannya tetap tajam.
Namun, belakangan ini ia mudah dipahami. Elektroda di otaknya melacak penembakan neuron untuk memprediksi apa yang dia coba katakan, kemudian generator suara menggunakan versi suara pra-ALS yang direkonstruksi secara digital berbicara untuknya - guna menyenangkan semua orang yang terlibat.
Bukannya membuatnya merasa seperti cyborg, teknologi ini justru meningkatkan hubungan kemanusiaannya. Teman-temannya terlibat dalam percakapan yang tidak mungkin dilakukan setahun yang lalu. Diskusi dengan istrinya menjadi lebih dalam dari sekadar transaksional. Implan memberinya rasa normal. “Orang seperti saya jarang sekali merasakan hal seperti itu,” kata dia.
Sambungan Elektrik
Perusahaan-perusahaan termasuk Neuralink, Paradromics Inc, Synchron Inc dan Precision Neuroscience Corp sedang mengerjakan teknologi serupa. Perangkat Neuralink ditanamkan untuk pertama kalinya pada seorang pria lumpuh awal tahun ini, dengan hasil yang diklaim sangat menakjubkan. Synchron telah menanamkan implan pada beberapa pasien, meskipun tidak mengandung banyak elektroda.
Elektroda Harrell berada di gyrus precentral, sebuah jalur yang menjalankan peran bicara, yang membentang dari telinga ke telinga di bagian atas otak. Elektroda tersebut ditanamkan pada tindakan operasi selama lima jam pada Juli 2023, beberapa minggu setelah seorang kerabatnya mendengar tentang teknologi ini di UC Davis, tempat para peneliti mencari pasien pertama mereka.
“Di satu sisi, Anda tidak ingin terburu-buru menjalani operasi otak. Di sisi lain, ketika Anda menderita penyakit ini, tingkat risiko yang akan Anda terima pasti lebih tinggi,” kata Harrell dalam sebuah wawancara di rumahnya pada bulan Mei.
Harrell, yang menggunakan kursi roda, tidak memiliki kontrol motorik untuk menggerakkan mouse tradisional. Sebelum operasi, dia menggunakan mouse kepala untuk mengetik teks dan email, yang sekarang dapat dia tulis dengan bantuan perangkat.
“Perangkat ini memberdayakan dia untuk mengatakan apa yang ingin dia katakan, kapan pun dia ingin mengatakannya,” kata David Brandman, ahli bedah saraf di UC Davis yang menanamkan perangkat tersebut. “Ini adalah level yang berbeda.”
Melacak Gerakan
Dengan kata yang tepat dan pengamatan yang mengalir, sepertinya BCI membaca pikiran Harrell. Namun bukan itu yang terjadi, menurut Brandman dan rekan ilmuwan saraf Sergey Stavisky, yang bersama-sama menjalankan Laboratorium Neuroprostetik UC Davis.
Justru ia melacak gerakan terkait dengan kata-kata yang ingin diucapkan. Ketika otak mencoba mengaktifkan otot-otot di lidah, laring, dan tenggorokan - instruksi yang tidak tersampaikan karena neuron Harrell mati akibat ALS - elektroda yang diimplan menangkap pesan-pesan tersebut.
Sinyal-sinyal tersebut diproses dan diterjemahkan oleh empat komputer yang berjalan di apartemennya di Oakland, sebuah alat yang menurut Nicholas Card, sarjana pascadoktoral di bidang bedah saraf di UC Davis dan penulis utama studi ini, dapat menyusut seiring berjalannya waktu.
Sebuah jaringan saraf yang berulang pertama-tama memprediksi probabilitas fonem, atau unit suara, yang dia coba ucapkan. Sebuah model bahasa awal menyusun unit-unit suara tersebut menjadi kata dan frasa yang mungkin, kemudian model bahasa kedua versi lebih halus menyusun rangkaian kata terbaiknya. Setelah frasa diterjemahkan, Harrell dapat memainkan versi audio dengan suaranya sendiri.
Ini tidak selalu bekerja dengan sempurna: Ketika seorang reporter Bloomberg berada di sana, ia secara keliru menampilkan kata “dirty” alih-alih “nerdy”. Dalam kasus tersebut, Harrell dapat memintanya untuk mencoba lagi dengan mengaktifkan tombol di layar, menggunakan pelacak mata portabel yang dibuat oleh Tobii AB.
Akurasi
Versi awal dari teknologi ini berasal dari implan asli pada tahun 2004 di otak Matt Nagle, pria Massachusetts yang lumpuh akibat penusukan. Sementara banyak inovasi sejak saat itu berfokus pada kecepatan, terobosan nyata dengan perangkat Harrell adalah akurasi.
Setelah kurang dari dua jam pelatihan, sebagian besar pada kosakata 125.000 kata, BCI menjadi 90% akurat. Angka tersebut meningkat menjadi 95% dalam beberapa hari dan kemudian mencapai 97%.
Meskipun kecepatan penguraiannya lebih lambat, itu cukup baginya untuk berpartisipasi dalam percakapan di rumah dan membantu merencanakan strategi untuk Sunrise Project, sebuah organisasi nirlaba Australia. Dia mengerjakan proyek-proyek untuk mengatasi perubahan iklim, termasuk menyasar lembaga-lembaga keuangan.
Potensi komersial teknologi ini dibatasi oleh kecilnya populasi pasien saat ini dan biaya yang tinggi. Namun hal ini bisa saja berubah, dan para investor sedang mengamati.
“Kami secara konsisten melacak perkembangan penelitian, terutama di universitas,” kata Konstantine Buhler, seorang pemodal ventura di Sequoia Capital, yang memuji pekerjaan UC Davis yang ‘sangat mengesankan’.
“Institusi akademis memiliki posisi yang tepat untuk mendanai sains dan penelitian, sedangkan modal ventura sangat membantu ketika sebuah teknologi bertransisi dari 'penelitian' ke 'pengembangan'.”
Satu area di mana perangkat Harrell menonjol: Setelah pelatihan, istrinya dapat menanganinya sendiri. Hal ini berbeda dengan banyak implan yang membutuhkan tenaga medis berlisensi untuk mengoperasikannya dan digunakan terutama di laboratorium.
Sejauh ini, dia adalah satu-satunya pasien yang mendapatkan teknologi UC Davis, yang disambungkan melalui konektor di bagian atas kepalanya.
Hal ini membuatnya rentan terhadap infeksi dan dapat membingungkan bagi mereka yang baru pertama kali melihat penyandingan kabel dan otak. Harrell mengatakan bahwa semua itu tidak masalah.
“Orang seperti saya tidak punya waktu untuk menunggu produk yang sempurna. Ini masih cukup bagus untuk saya, saat ini,” pungkas dia.
(bbn)
