"Tiga Pintu Gerbang" Elektroda Antarmuka Otak-Mesin

Magang Jurnalis Yin Jingfei

Sebuah elektroda sedang menjadi “Batu Gantung” industri antarmuka otak-komputer. Ketika dunia luar antusias membandingkan jumlah saluran dan ukuran chip, sebuah pertanyaan dasar tetap belum terjawab: berapa lama benda yang menusuk ke dalam otak ini bisa digunakan? Sebelum membahas “berapa lama bisa digunakan”, ada masalah yang lebih mendesak: bahan apa yang harus digunakan? Dalam jalur invasif, setelah operasi otak, bagaimana cara mengumpulkan data, seberapa dalam harus masuk? Industri sedang aktif mencari solusi.

Kendala Kekakuan: Bahan harus lembut

“Otaknya lembut seperti tahu, sementara probe dari bahan logam atau silikon tradisional sangat keras, setelah menusuk akan memotong jaringan otak pada skala mikro, dan mengikuti pergerakan napas, sehingga tidak bisa melacak sinyal secara stabil. Lebih parah lagi, bahan keras akan memicu reaksi imun, menyebabkan neuron di area implantasi mati, dan sinyal yang awalnya jelas akan hilang akhirnya.” Kata seorang profesional industri kepada wartawan Securities Times.

“Material harus lembut” menjadi konsensus industri. Seiring itu, dua jalur teknologi mulai berbeda: satu mencari bahan baru yang benar-benar lembut, lainnya melakukan optimisasi rekayasa terhadap bahan utama yang sudah ada.

Tim Liu Jia memilih mengembangkan langsung bahan baru yang secara alami lembut dan tahan banting—elastomer perfluor, bahan ini elastis seperti karet dan tahan terhadap korosi cairan tubuh. Pada 2021, Liu Jia dan tim mendirikan Axoft bersama, dan produk mereka mendapatkan pengakuan perangkat inovatif FDA. Karena bahan ini dan otak sama-sama elastomer, tidak akan terjadi pergeseran relatif selama aktivitas fisiologis seperti pernapasan, secara prinsip menyelesaikan masalah drift elektroda dan reaksi imun.

Namun, ini bukan satu-satunya jalur. “Saat ini, sebagian besar elektroda fleksibel invasif utama di dalam dan luar negeri, termasuk Neuralink dan Ladder Medical, menggunakan bahan polimer pirolidin, dengan mengurangi kekakuan lentur untuk mencapai ‘fleksibilitas fisik’.” Kepala proyek antarmuka otak manusia di Institut Teknologi Masa Depan Triwulan Sungai Yangtze, Universitas Peking, Liu Xiaojun, mengatakan ini adalah hasil puluhan tahun eksplorasi laboratorium—biokompatibilitas dan konduktivitas cukup baik, serta rantai pasokan matang dan biaya terkendali.

Polimer pirolidin juga bukan jawaban akhir. Manajer pasar MicroLinq Medical Shenzhen, Li Jianfu, mengakui bahwa masa berlaku teknologi matang saat ini sekitar dua sampai tiga tahun, dan untuk mencapai fungsi seumur hidup, masih perlu mengganti bahan di otak.

Untuk jalur polimer pirolidin, berbagai perusahaan sedang mengeksplorasi proses dan struktur. Zhiran Medical mengembangkan elektroda fleksibel yang dapat diregangkan, melalui decoupling strain agar mengikuti ritme pergerakan jaringan otak. Ladder Medical membuat elektroda berukuran sel—ketebalan hanya 1 mikrometer, luas penampangnya sepertiga dari rambut manusia. Tim Liu Xiaojun menciptakan struktur “Swiss roll”, melilit film fleksibel dua dimensi menjadi bentuk jarum, mampu mengintegrasikan 1024 saluran dalam satu jarum, menyeimbangkan antara throughput tinggi dan kestabilan jangka panjang.

Perdebatan jalur: “Masukkan” vs “Tempel”

Selain perdebatan bahan, perbedaan jalur yang lebih mendasar adalah: apakah elektroda harus “dimasukkan” atau “ditempel”?

“Neuralink menggunakan jalur elektroda dalam, seperti helai rambut yang menusuk ke korteks otak.” Pendiri dan kepala ilmuwan BrainTiger Technology, Tao Hu, mengatakan kepada wartawan Securities Times, metode yang dipilih BrainTiger adalah menempelkan elektroda berbentuk film di permukaan korteks otak. Elektroda dalam menghadapi dua masalah utama: reaksi imun yang menyebabkan penurunan sinyal, dan risiko kerusakan fisik akibat goyangan elektroda. “Kami harus mengutamakan keselamatan pasien.”

MicroLinq Medical Shenzhen berjalan lebih jauh. Elektroda korteks berteknologi tinggi yang dikembangkan sendiri hanya setebal 10 mikrometer, dapat ditempelkan seperti film di permukaan korteks yang tidak rata. “Setelah dimasukkan, bagian korteks itu hampir tidak bisa digunakan lagi. Jika elektroda bermasalah, tidak bisa diganti.” Li Jianfu menegaskan, dari sudut pandang etika medis, pengobatan tidak boleh menyebabkan kerusakan kedua pada pasien, ini adalah garis bawah. Elektroda yang ditempel ini bisa dilepas dengan larutan garam, tidak akan merusak jaringan otak.

Dari sini, menurut Li Jianfu, industri terbagi menjadi dua nilai utama: satu adalah “medis”, fokus pada rekonstruksi dan penggantian fungsi saraf; yang lain adalah jalur “teknologi” yang meniru Neuralink, menampilkan kontrol kursor otak dan kendali kursi roda sebagai poin jual. Ia tidak menolak tantangan teknologi jalur ini, tetapi berpendapat bahwa nilai klinisnya sering dibesar-besarkan.

Pertanyaan Risiko: Dari klinis ke penyebaran masih panjang

“Setidaknya dari segi perangkat keras, teknologi bahan elektroda domestik sudah menyamai tingkat internasional terdepan.” Liu Xiaojun mengatakan.

Namun, “mikro terakhir” terjebak di tempat lain.

“Masalah utama saat ini adalah apakah performa stabil jangka panjang pengambilan sinyal dari satu neuron bisa dijamin.” Liu Xiaojun menyatakan, masalahnya bukan pada performa listrik elektroda itu sendiri, tetapi apakah setelah ditanamkan ke otak manusia, elektroda ini bisa secara stabil dan terus-menerus “mendengar” aktivitas listrik satu neuron selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun. “Saat ini, semua orang telah memverifikasi stabilitas jangka panjang elektroda pada hewan, tetapi belum ada verifikasi pada manusia.”

Ini adalah jurang besar. Eksperimen pada hewan bisa berlangsung dua tahun, data bisa sangat bagus, tetapi lingkungan mikro otak manusia lebih kompleks, reaksi imun, jaringan glia yang terbentuk—faktor-faktor ini sulit direplikasi di hewan dan mungkin menyebabkan sinyal menjadi kabur seiring waktu. “Verifikasi yang sulit ini terletak pada kebutuhan observasi yang cukup lama, lalu berdasarkan hasilnya, melakukan penyesuaian bahan, desain, dan prosedur secara berkelanjutan.” Liu Xiaojun mengatakan.

Mengenai apakah industri sudah siap untuk skala besar, para ahli sepakat: “Waktunya belum matang.” Sebagian besar uji klinis perusahaan domestik akan dilakukan setelah 2025. Sebagai perangkat medis kelas tiga dengan risiko tinggi, dari verifikasi klinis hingga persetujuan pasar dan penyebaran skala besar, masih panjang.

Li Jianfu menegaskan kembali kesalahpahaman tentang operasi. “Bukan seperti yang diklaim Elon Musk, hari ini ditanam, besok bisa langsung aktif dan lincah.” Pasien harus menyesuaikan diri dengan keberadaan ‘benda asing’ di dalam tubuh, proses ini sangat panjang. “Dari sudut pandang klinis, satu tahun adalah standar minimum.”

Semua pihak sepakat, “Keamanan jangka panjangnya perlu waktu untuk diverifikasi.”

Kesulitan tidak hanya pada elektroda itu sendiri. “Pengkodean dan decoding saraf juga menghadapi kekurangan ‘kekurangan tenaga’ dan ‘pulau data’—data EEG sangat jarang dipublikasikan dan variansinya besar.” Tao Hu menambahkan, perangkat keras hanyalah puncak gunung es, di bawah permukaan adalah algoritma, data, dan verifikasi klinis yang membutuhkan kolaborasi lebih lama.

“Waktu akan membuktikan siapa yang mampu, siapa yang tidak.” Liu Xiaojun menyimpulkan.