Para ilmuwan telah mengembangkan kaki palsu yang dikendalikan oleh otak manusia yang dapat memudahkan para penyandang amputasi untuk naik dan turun tangga.
Perangkat baru yang inovatif ini memungkinkan pasien untuk mengendalikan prostetik mereka secara langsung menggunakan pikiran mereka.
Perangkat ini merekam sinyal dari otot-otot yang diawetkan melalui pembedahan yang dipantau secara cermat dan diubah menjadi kontrol untuk pergelangan kaki robotik.
Dalam uji coba terhadap 14 orang yang diamputasi, peneliti dari MIT menemukan bahwa kaki tersebut menciptakan gerbang yang lebih alami, meningkatkan stabilitas di medan yang tidak rata, dan peningkatan kecepatan sebesar 41%.
Dan para peneliti sekarang berharap bahwa versi komersial dari kaki tersebut tidak akan tersedia dalam waktu lima tahun.
Seperti yang ditunjukkan diagram ini, kaki bionik bekerja dengan merekam sinyal dari otot yang tersisa dan mengubahnya menjadi perintah untuk pergelangan kaki elektronik.
Penulis studi Profesor Hugh Herr mengatakan: 'Ini adalah studi prostetik pertama dalam sejarah yang menunjukkan prostetik kaki di bawah modulasi saraf penuh, di mana gaya berjalan biomimetik muncul.
Dalam studi mereka yang diterbitkan di Nature Medicine, para peneliti mengklaim teknik baru mereka memungkinkan pasien menerima umpan balik 'proprioseptif' dari anggota tubuh.
Selama uji coba, para peneliti menemukan hal ini memungkinkan pasien berjalan secepat seseorang tanpa amputasi dan mengembangkan gerakan alami seperti mengangkat jari kaki saat menaiki tangga.
Tingkat kontrol yang ditingkatkan ini dimungkinkan berkat teknik amputasi bedah baru yang diuji coba oleh para peneliti.
Dalam aplikasi tradisional di bawah ini, otot-otot yang biasanya mengendalikan kaki dililitkan di sekitar anggota tubuh yang terputus untuk menciptakan bantalan yang lembut.
Namun, proses ini memutuskan hubungan normal antara pasangan otot pendorong dan penarik yang 'antagonis' di kaki.
Peneliti dari MIT telah mengembangkan jenis baru kaki bionik yang memungkinkan pasien untuk mengendalikan anggota tubuh secara langsung dengan pikiran mereka
Sebaliknya, perangkat tersebut mengharuskan pasien menjalani bentuk baru operasi amputasi di bawah lutut, yang disebut antarmuka mioneural agonis-antagonis (AMI).
Ujung-ujung otot dihubungkan bersama sehingga masih dapat berkomunikasi satu sama lain dalam anggota tubuh yang tersisa.
Selama penelitian sebelumnya, Profesor Herr dan rekan-rekannya menemukan bahwa sinyal dari otot-otot yang tersisa ini dapat digunakan untuk meniru gerakan alami kaki.
Dengan merekam sinyal, pergelangan kaki robotik mengetahui seberapa jauh dan seberapa keras harus menekuk dan melenturkan kaki sehingga pasien dapat mengendalikan anggota tubuh secara alami.
Proses ini dapat dilakukan selama amputasi awal kaki atau dalam prosedur revisi di kemudian hari – ini juga dapat dilakukan pada lengan.
Sejauh ini, hanya 60 orang yang telah menjalani prosedur ini tetapi para peneliti berharap ini dapat membuka jalan menuju anggota tubuh bionik yang lebih alami.
Kaki bekerja dengan merekam sinyal pada otot yang diawetkan melalui pembedahan yang diubah menjadi instruksi untuk pergelangan kaki elektronik.
Penulis utama Hyungeun Song, seorang peneliti pascadoktoral di MIT, mengatakan: 'Karena antarmuka neuroprostesis AMI, kami dapat meningkatkan sinyal saraf itu, mempertahankan sebanyak yang kami bisa.
'Hal ini mampu memulihkan kemampuan saraf seseorang untuk terus menerus dan langsung mengendalikan gaya berjalan penuh, pada berbagai kecepatan berjalan, menaiki tangga, lereng, bahkan melewati rintangan.'
Yang terpenting, penelitian ini juga menemukan bahwa pasien lebih cenderung mengatakan bahwa mereka merasa prostetik baru mereka adalah bagian dari tubuh mereka.
Anggota tubuh palsu terbaik dapat membantu orang yang diamputasi mendapatkan kembali gaya berjalan alami mereka melalui sensor robotik dan algoritma berjalan yang telah ditentukan sebelumnya.
Akan tetapi, prostetik ini masih tidak memungkinkan pasien mengendalikan anggota tubuh robotik baru mereka seolah-olah anggota tubuh itu merupakan bagian dari tubuh aslinya.
Penulis studi Profesor Hugh Herr (gambar) mengatakan teknik ini memungkinkan pasien merasa seperti anggota tubuh mereka adalah bagian dari tubuh mereka sendiri
Profesor Hare (gambar) berharap untuk mencapai tujuan 'membangun kembali tubuh manusia', daripada membiarkan pasien mengendalikan robotika yang semakin canggih
Profesor Herr berkata: 'Tidak seorang pun mampu menunjukkan tingkat kontrol otak yang menghasilkan gaya berjalan alami, di mana sistem saraf manusia yang mengendalikan gerakan, bukan algoritma kontrol robot.
Profesor Hare, yang juga seorang yang diamputasi dua kakinya, mengatakan masalah dengan prostetik robotik adalah pasien tidak merasa anggota tubuh baru itu merupakan bagian dari tubuhnya.
Meskipun pasien hanya menerima 20 persen umpan balik sensorik yang dirasakan oleh orang yang tidak diamputasi, mereka tetap mengembangkan kebiasaan berjalan alami seolah-olah itu adalah anggota tubuh biologis.
Dengan memperbolehkan pasien mengendalikan anggota tubuh mereka secara langsung, Profesor Hare berharap dapat mencapai tujuannya untuk 'membangun kembali tubuh manusia'.
Ia berkata: 'Pendekatan yang kami ambil adalah mencoba menghubungkan otak manusia dengan elektromekanik secara komprehensif.'
