Berkat proyek-proyek profil tinggi seperti Neuralink milik Elon Musk, antarmuka otak-komputer (BCI) telah menarik perhatian dunia dalam beberapa tahun terakhir. Namun, Anda mungkin terkejut mengetahui bahwa teknologi BCI telah ada selama lebih dari empat dekade dan Anda tidak memerlukan operasi untuk membuat proyek "terkendali pikiran" Anda sendiri.

Emotiv memulai debutnya pada tahun 2011, menghadirkan headset EEG nirkabel pertamanya sebagai perangkat game BCI yang revolusioner. Sejak saat itu, teknologi ini telah berkembang secara signifikan bersama dengan algoritme pembelajaran mesin dan sensor gelombang otak yang lebih baik. Saat ini, para penggemar BCI masih beralih ke Emotiv untuk kebutuhan proyek antarmuka otak-komputer mereka.

Baik Anda seorang pemula atau profesional berpengalaman, dunia BCI menawarkan peluang menarik untuk inovasi dan penemuan. Berikut adalah panduan untuk perangkat antarmuka otak-komputer untuk membantu Anda memahami dan mengakses dunia yang menarik ini.

Memahami Teknologi Antarmuka Otak-Komputer

Teknologi antarmuka otak-komputer (BCI) memungkinkan komunikasi langsung antara otak dan perangkat eksternal. Secara teknis, perangkat apa pun yang membaca sinyal otak adalah BCI. Baru-baru ini, istilah ini digunakan terutama untuk menggambarkan BCI yang memungkinkan Anda mengontrol perangkat dengan pikiran. Teknologi yang sama yang membantu memahami fungsi otak dapat menerjemahkan sinyal otak menjadi perintah untuk berbagai tugas, termasuk mengontrol kursor komputer, menggerakkan kaki dan tangan palsu, serta menciptakan pengalaman bermain game yang interaktif. Teknologi BCI menawarkan harapan baru bagi mereka yang kehilangan fungsi anggota tubuh mereka, selain para inovator dan penghobi berfisik normal di mana saja.

Karena "BCI" telah menjadi kata kunci yang populer, sangat penting untuk membedakan jenis perangkat antarmuka otak komputer guna mengurangi kebingungan dan agar konsumen serta lembaga dapat memilih perangkat BCI yang tepat untuk mereka.

Perangkat BCI: Operasi Bedah vs. Headset

Saat ini ada dua jenis perangkat antarmuka otak-komputer yang berbeda; yang ditanamkan ke dalam otak dan yang membaca sinyal otak dari kulit kepala (Gbr. 1). Berikut perbedaannya.

Gambar 1. Klasifikasi teknologi akuisisi sinyal BCI. (a) adalah diagram klasifikasi dimensi operasi bedah, yang mencakup tiga tingkatan: non-invasif, minimal invasif, dan invasif. (b) menunjukkan diagram klasifikasi dimensi deteksi, yang mencakup tiga tingkatan: tanpa implantasi, intervensi, dan implantasi. [1]

Intrakranial (Invasif)

Elektroensefalografi intrakranial (iEEG) menanamkan elektroda langsung ke dalam kepala pasien. Ini memungkinkan dokter memperoleh sinyal elektronik yang jelas untuk penelitian, deteksi, dan pengobatan. Implan otak dapat membaca data, menstimulasi otak, atau keduanya. Kegunaannya termasuk namun tidak terbatas pada, mengevaluasi kejang epilepsi [2], mengobati gangguan mental [3], mengatasi kelumpuhan, mengaktifkan pengubahan pikiran-ke-teks atau pikiran-ke-ucapan (Gbr. 2) bahkan pemulihan penglihatan [4][5]. 

U.S. Food & Drug Administration mendefinisikan perangkat BCI implan sebagai "neuroprostesis yang berinteraksi dengan sistem saraf pusat atau perifer untuk memulihkan kemampuan motorik dan/atau sensoris yang hilang pada pasien dengan kelumpuhan atau amputasi" [6].

Gambar 2. Casey Harrell, penderita ALS, berbicara kembali dengan bantuan implan BCI melalui uji klinis BrainGate. (Sumber: UC Regents)

Intrakranial (Minimal Invasif)

Para peneliti telah bereksperimen dengan metode yang kurang invasif untuk membaca informasi langsung dari otak. Salah satu metodenya adalah endovaskular (Gbr. 3), mengirimkan elektroda ke otak melalui stent melalui pembuluh darah [7][8].

Metode lainnya disebut elektrokortikografi (ECoG), yang memerlukan penempatan elektroda secara bedah di bawah tengkorak, baik di bawah dura mater (ECoG subdural) atau di luar dura mater (ECoG epidural). Prosedur ini invasif namun tidak se-invasif implan BCI tradisional [9].

Gambar 3. A, Skema antarmuka otak-komputer (BCI) yang ditanam sepenuhnya. Perangkat dengan elektroda ditanam di pembuluh darah sinus sagitalis superior (sisipan) dan dihubungkan ke unit pemancar penerima yang dapat ditanam (IRTU) di kantong subkutan. IRTU berkomunikasi dengan unit telemetri penerima eksternal (ERTU), yang menyalurkan sinyal ke unit kontrol sinyal untuk mengendalikan komputer laptop atau tablet. B, BCI dengan pelacak mata untuk kontrol komputer. Pelacakan mata digunakan untuk menggerakkan kursor, dan BCI digunakan untuk mengeklik. C, BCI tanpa pelacakan mata untuk kontrol komputer. Pemindai item menyoroti item secara berurutan, dan BCI digunakan untuk mengeklik item saat disorot [7].

BCI Non-Invasif (Headset EEG)

 Gambar 4. John berpartisipasi dalam BCI4Kids, sebuah program yang membantu anak-anak berkebutuhan khusus berinteraksi dengan lingkungan mereka menggunakan antarmuka otak-komputer. Anda dapat melihat karya seni bertenaga otak milik John DI SINI.

Perangkat BCI non-invasif menggunakan elektroda untuk membaca sinyal listrik melalui kulit kepala seseorang. Proses ini biasanya terbatas pada lingkungan laboratorium, namun munculnya perangkat EEG nirkabel tingkat riset telah memungkinkan pembacaan gelombang otak secara akurat di mana saja (Gbr. 4).

Saat ini, ada puluhan headset BCI non-invasif di pasar—banyak di antaranya dirancang dengan satu tujuan utama, seperti pemantauan tidur atau fokus. Harganya bervariasi dari beberapa ratus dolar hingga ratusan ribu. Emotiv menawarkan rangkaian perangkat BCI nirkabel yang paling serbaguna dan terjangkau, mulai dari dua sensor hingga 32 sensor, yang digunakan oleh ahli saraf, pelajar, pendidik, inovator, gamer, penghobi, dan seniman di seluruh dunia. 

Menurut audit artikel ilmiah tahun 2022 [10], Emotiv adalah perangkat EEG konsumen yang paling banyak digunakan (67.69%) untuk penelitian ilmiah. Para peneliti memercayai Emotiv karena kinerjanya yang tervalidasi secara ilmiah, keterjangkauannya dibandingkan dengan peralatan laboratorium EEG tradisional, dan keserbagunaannya. Headset Emotiv yang sama yang digunakan di laboratorium universitas untuk melakukan penelitian terobosan pada otak manusia dapat dibagikan ke departemen musik untuk pertunjukan BCI, kemudian diteruskan ke departemen psikologi untuk pembelajaran langsung, dan dibagikan ke klub BCI mahasiswa untuk balapan drone bertenaga pikiran. 

Perangkat BCI Emotiv

Di Emotiv, kami memiliki perangkat BCI nirkabel untuk pemula maupun pengguna berpengalaman.

Atas: Kursi roda dikendalikan menggunakan Emotiv Flex sebagai perangkat BCI [11].

Atas: Seorang mahasiswa menggunakan Epoc X dan papan Arduino untuk mengendalikan lengan robot. (Sumber: Matt Su)

Atas: Seorang mahasiswa di University of Florida mengenakan perangkat BCI Emotiv Insight untuk mengendalikan drone. (Sumber)

Gambar 5. Gamer Twitch Perrikaryal sukses menggunakan perangkat wearable otak 2-saluran Emotiv MN8 untuk mengontrol permainan Halo dengan BCI.

Memulai Proyek BCI Anda

Bagaimana Cara Menggunakan BCI?

Anda memerlukan lima elemen dasar untuk memulai proyek BCI Anda.

1. Tujuan yang jelas

2. Perangkat akuisisi sinyal, seperti headset EEG dari Emotiv

3. Perangkat lunak pemrosesan sinyal, seperti EmotivBCI.

4. Perintah BCI yang ditugaskan (diperlukan beberapa pengalaman coding)

5. Akses ke perangkat yang ingin Anda kontrol melalui SDK, papan Arduino, dll.

6. Perangkat untuk menerima perintah BCI

Memilih Perangkat BCI yang Tepat

Memilih perangkat BCI yang tepat sangat penting untuk keberhasilan proyek Anda. Berikut beberapa pertimbangan penting:

Kemudahan Penggunaan: Carilah perangkat yang ramah pengguna dan mudah diatur, terutama jika Anda seorang pemula. Perangkat BCI Emotiv dapat diatur dalam hitungan menit dengan sensor basah, semi-kering, dan saline.

1. Fungsionalitas: Pastikan perangkat menawarkan fitur dan kemampuan yang diperlukan untuk proyek spesifik Anda. Headset Emotiv mampu mendeteksi seluruh otak tetapi sebagai aturan umum, BCI berfungsi lebih baik dengan lebih banyak sensor. Berdasarkan logika tersebut, Emotiv Flex menggunakan hingga 32 sensor untuk pengindraan otak maksimal, namun pengguna kami merasa Epoc X atau Insight sudah lebih dari memadai untuk proyek dan penelitian BCI mereka. Sementara itu, perangkat brainwear MN8 sangat cocok untuk pengembangan aplikasi seluler BCI.

2. Penempatan Sensor: Saat memilih headset EEG, pertimbangkan di mana sensor ditempatkan dan bagaimana pengaruhnya terhadap kebutuhan Anda. Sebagai contoh, beberapa perangkat BCI di pasar hanya memiliki satu sensor atau beberapa sensor yang terletak hanya di bagian belakang kepala. 

3. Sensor Basah vs. Kering: Pertimbangkan kenyamanan dan kualitas sinyal saat memilih perangkat BCI, terutama jika Anda berniat memakainya untuk waktu yang lama. Saline lebih nyaman dibanding gel, sensor semi-kering lebih mudah digunakan dibanding saline, dan sensor kering adalah yang paling praktis digunakan. Bandingkan kualitas sinyal perangkat Emotiv.

4. Kompatibilitas: Pilih perangkat yang berintegrasi baik dengan perangkat lunak dan perangkat keras Anda yang sudah ada. Jika Anda ingin mengintegrasikan BCI ke dalam sistem yang sudah ada (drone, Spotify, Internet of Things, dll.), pastikan Anda memiliki akses SDK, API.

5. Dukungan: Pilih perangkat dari perusahaan yang menawarkan dukungan kuat dan memiliki komunitas pengguna yang aktif. Emotiv menawarkan Basis Pengetahuan yang luas dan dukungan pelanggan.

6. Data dan Privasi: Privasi saraf Anda sangat penting. Itulah sebabnya sejak hari pertama, Emotiv telah merancang pengumpulan data EEG dengan mempertimbangkan privasi. Lihat bagaimana Emotiv melindungi data otak Anda.

Kesimpulan

Memulai proyek BCI adalah perjalanan menarik yang menawarkan potensi besar untuk inovasi dan dampak. Baik Anda seorang pemula atau profesional berpengalaman, Emotiv menyediakan alat dan dukungan yang Anda butuhkan untuk sukses. Dengan perangkat BCI yang tepat dan visi yang jelas, Anda dapat membuka berbagai kemungkinan baru.

Temukan perangkat dan sumber daya BCI Emotiv hari ini untuk mulai mengerjakan proyek BCI Anda. Bergabunglah dengan komunitas inovator dan peneliti yang membentuk masa depan interaksi manusia-teknologi dengan teknologi BCI.

Bergabunglah dengan Komunitas Pengembang Kami

Bagikan Proyek BCI Anda dengan kami! Tag #Emotiv di media sosial atau email ke hello@emotiv.com.

Butuh bantuan lebih lanjut? HUBUNGI KAMI

Referensi

1. Y. Sun dkk., “Akuisisi sinyal antarmuka otak-komputer: Tinjauan perspektif lintas rekayasa-medis,” Fundamental Research, Apr. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Tersedia: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559

2. P. S. Reif, A. Strzelczyk, dan F. Rosenow, “Sejarah evaluasi EEG invasif pada pasien epilepsi,” Seizure, vol. 41, hlm. 191–195, Apr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.

3. Pusat Perangkat dan Kesehatan Radiologi, “Perangkat Antarmuka Otak-Komputer (BCI) Implan untuk Pasien Kelumpuhan atau Amputasi - Pengujian Non-klinis dan Pertimbangan Klinis,” Food And Drug Administration AS, 20 Mei 2021. https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing

4. Y.-H. Nho dkk., “Stimulasi otak dalam yang responsif dipandu oleh elektrofisiologi striatal ventral terhadap obsesi secara tahan lama meredakan kompulsi,” Neuron, vol. 112, no. 1, hlm. 73-83.e4, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.

5. “Neuralink di X: ‘Kami telah menerima Penunjukan Perangkat Terobosan dari FDA untuk Blindsight.  Bergabunglah dalam upaya kami mengembalikan penglihatan bagi mereka yang kehilangannya. Daftar ke Registri Pasien kami dan lowongan di halaman karier kami https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X,” X (Sebelumnya Twitter). https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet

6. M. Ptito, M. Bleau, I. Djerourou, S. Paré, F. C. Schneider, dan D.-R. Chebat, “Antarmuka Otak-Mesin untuk membantu tunanetra,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Feb. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.

7. P. Mitchell dkk., “Penilaian keamanan antarmuka Otak-Komputer endovaskular yang ditanamkan sepenuhnya untuk kelumpuhan parah pada 4 pasien,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, hlm. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.

8. Q. He dkk., “Nebula otak: antarmuka otak-komputer minimal invasif dengan perekaman dan stimulasi saraf endovaskular,” Journal of NeuroInterventional Surgery, hlm. jnis-021296, Feb. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.

9. R. P. N. Rao, “BCI Semi-Invasif,” dalam eBooks Cambridge University Press, 2013, hlm. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.

10. J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, dan N. A. Badcock, “Tinjauan pelingkupan tentang penggunaan perangkat EEG kelas konsumen untuk penelitian,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Des. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.

11. D. Pawuś dan S. Paszkiel, “Kontrol kursi roda BCI menggunakan sistem pakar yang mengklasifikasikan sinyal EEG berdasarkan estimasi spektrum daya dan deteksi tic saraf,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, hlm. 10385, Okt. 2022, doi: 10.3390/app122010385.