"Robot Katak" lahir, membantu layanan kesehatan masa depan?

Majalah “Sangat Menarik” dari Spanyol, artikel tanggal 5 April, judul asli: Mereka menciptakan “robot biologis” pertama yang ditanamkan sel saraf, yang mampu memproduksi otak secara mandiri.
Apa yang akan terjadi ketika batas antara robotik dan biologi menjadi hampir tidak terlihat? Apakah akan muncul monster buatan seperti dalam novel “Frankenstein”?
Sebuah penelitian terbaru di bidang rekayasa sistem kehidupan menggabungkan sel katak ke dalam tubuh robot, menciptakan “robot biologis” yang memiliki sistem kontrol saraf sendiri.

Plastisitas sel yang menakjubkan

Baru-baru ini, dalam sebuah makalah yang diterbitkan di jurnal “Science Advances” Jerman, para peneliti dari Universitas Tufts dan Harvard menggunakan sel prekursor saraf (jenis sel muda yang memiliki kemampuan memperbarui diri dan potensi diferensiasi ke berbagai jenis sel, seperti neuron, astrosit, dan oligodendrosit) untuk mengembangkan robot biologis pertama yang bersifat otonom.
Penelitian ini tidak hanya menantang pemahaman kita tentang robot, tetapi juga mengungkapkan plastisitas sel: neuron mampu tumbuh dan berkembang di luar lingkungan biologis alami dan membangun jaringan logika.

Dasar pembuatan robot biologis ini adalah jaringan epidermis dari katak Afrika.
Dalam kondisi normal, sel-sel ini membentuk kulit hewan, menyediakan penghalang pelindung.
Namun, para ilmuwan menggunakan teknologi morfologi sintetis untuk mengekstrak sel-sel ini dari lingkungan aslinya dan menggabungkannya kembali, sehingga beroperasi secara kolaboratif dalam bentuk fisik yang sama sekali baru, menjadi “robot biologis”.
Perbedaan mendasar dari eksperimen sebelumnya adalah penambahan “potongan cerdas”: prekursor neuron.
Ketika neuron ini diperkenalkan ke dalam tubuh robot biologis, akan terjadi proses self-assembly seperti dalam novel fiksi ilmiah.
Neuron yang ditanam akan secara bertahap matang dan memperpanjang akson serta dendrit, membentuk sinapsis fungsional di dalam tubuh robot yang dirancang secara artifisial.
Sel-sel ini mengeksplorasi lingkungan baru secara mandiri, mencari sel tetangga, dan membangun jaringan sinyal listrik, bukan dihubungkan satu per satu oleh insinyur di bawah mikroskop.

Jaringan saraf bukan sekadar hiasan

Untuk memahami mekanisme kerja pada tingkat molekuler robot, para peneliti menggunakan teknologi yang disebut sequencing RNA.
Teknologi ini memungkinkan mereka mengamati gen mana dalam sel robot biologis yang aktif atau “menyala” pada waktu tertentu.
Hasil penelitian mengungkapkan penemuan tak terduga secara teknis, memaksa kita untuk memikirkan kembali pemahaman kita tentang persepsi dalam biologi sintetis.

Hasil studi menunjukkan fakta tak terduga tentang kemampuan persepsi makhluk hidup ini.
Meskipun tanpa mata atau struktur kepala, robot biologis ini tetap mampu mengaktifkan gen yang terkait dengan persepsi visual secara spontan.
Fenomena ini menunjukkan bahwa neuron menyimpan semacam memori tentang garis keturunannya, atau ketika mereka menemukan diri mereka dalam struktur tubuh yang baru, mereka akan mencoba mengaktifkan jalur sensorik untuk memahami lingkungan sekitar.
Ini menunjukkan bahwa bahkan tanpa organ sensorik tradisional, kehidupan akan terus mengeksplorasi cara baru untuk merasakan dunia.
Untuk memastikan bahwa jaringan saraf ini bukan sekadar “hiasan” struktural, tim dari Harvard dan Tufts menggunakan teknologi pencitraan kalsium.
Teknologi visualisasi ini memungkinkan para ilmuwan mengamati secara real-time waktu dan cara sinyal listrik dipicu antar sel.
Dengan menambahkan indikator fluoresen yang bereaksi terhadap aliran ion kalsium, para ilmuwan dapat mengamati “komunikasi” sinyal listrik antar robot biologis ini.

Kemungkinan sistem kontrol otot sintetis

Mikroskop resolusi tinggi mengonfirmasi keberadaan jaringan logika yang beroperasi.
Citra kalsium mengonfirmasi keberadaan pulsa aktivitas listrik yang sinkron, yang mengoordinasikan perilaku robot biologis.
Ketika rangsangan dari luar terjadi, pulsa listrik dalam jaringan saraf akan membuat robot biologis merespons, memungkinkan mereka berinteraksi dengan lingkungan sekitar.
“Inteligensi dasar” ini memungkinkan robot biologis bergerak dengan cara yang berbeda dari robot biologis sederhana tanpa sistem saraf.

Robot-robot ini bukanlah “Frankenstein” di laboratorium, melainkan eksplorasi batas kehidupan.
Dengan dilengkapi sistem saraf, para peneliti sedang membangun dasar untuk teknologi medis generasi baru.
Ke depan, sistem serupa diharapkan dapat dirancang untuk menavigasi tubuh secara mandiri, mengenali kerusakan jaringan, dan menggunakan kemampuan biologisnya untuk mengoordinasikan proses perbaikan yang kompleks.
Memahami bagaimana neuron melakukan self-restructuring dalam lingkungan buatan membuka kemungkinan untuk merancang sistem kontrol neuromuskular sintetis yang sangat presisi.
Kelahiran sistem kehidupan yang memiliki jaringan saraf sendiri ini menandai sebuah titik balik dalam bidang rekayasa biologi. (Penulis: Santiago Campillo Brocal, diterjemahkan oleh Lu Yun)