Struktur cip BCI generasi baru dan diagram sirkuit pemorosesan sinyal. (Tangkapan layar bagian makalah yang diterbitkan di jurnal Advanced Science)
Penulis: Koh Hyunjeong
Tim peneliti Korea telah berhasil mengembangkan teknologi antarmuka saraf generasi baru yang dapat merekam aktivitas listrik dan optik sel saraf dengan kepadatan tinggi.
Teknologi tersebut diharapkan dapat membantu memahami mekanisme kerja otak yang kompleks serta berbagai gangguan neurologis.
Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST) mengungkapkan pada tanggal 5 Agustus 2026 bahwa tim peneliti mereka telah mengembangkan probe saraf multimodal berbasis CMOS (complementary-model-oxide-semiconductor) yang mengintegrasikan perekaman sinyal listrik dan optik serta pemrosesan sinyal dalam satu cip.
Secara umum, BCI (brain-computer interface) merupakan teknologi yang menghubungkan aktivitas saraf dengan perangkat eksternal.
Pada BCI invasif, perangkat yang ditanamkan di otak dapat digunakan untuk menangkap aktivitas saraf sehingga memungkinkan pengendalian perangkat, seperti komputer, lengan robot, atau kursi roda listrik melalui sinyal otak.
Teknologi antarmuka saraf juga terus dikembangkan untuk berbagai aplikasi diagnosis dan terapi neurologis.
Teknologi yang dikembangkan oleh KIST menggabungkan elektrode untuk merekam sinyal listrik dengan fotodiode untuk mendeteksi sinyal optik.
Perekaman listrik dapat menangkap potensial aksi dan LFP (local field potential), sedangkan deteksi optik dirancang untuk menangkap dinamika fluroesensi indikator kalsium seperti GCaMP yang dapat digunkan untuk mengamati aktivitas jenis sel saraf tertentu.
Probe tersebut memiliki 13 shank yang mengintegrasikan 416 elektrode dan 832 fotodiode serta dilengkapi pemrosesan sinyal pada cip.
Para peneliti menyebutnya sebagai arsitektur probe saraf multimodal aktif terintegrasi penuh pertama yang memungkinkan antarmuka listrik dan optik berdensitas tinggi.
Tim peneliti menggunakan chiplet berbasis CMOS bulk standar dengan skema multi-project wafer (MPW) dan menerapkan proses pascafabrikasi yang disederhanakan, seperti kerangka cetak 3D untuk mengatasi penumpukan photoresist pada tepi chiplet.
Metode ini memangkas biaya per wafer hingga mendekati 100 kali lebih rendah dibandingkan dengan proses konvensional.
Dalam pengujian in vivo, probe ditanamkan pada otak tikus dan berhasil merekam LFP serta potensial aksi di beberapa area korteks.
Kemampuan deteksi optiknya pun diuji pada jaringan otak dengan pola cahaya terkontrol yang meniru dinamika fluoresensi indikator kalsium. Dalam penelitian tersebut, perekaman elektrofisiologi dan optik dilakukan secara berurutan.
Pengujian biokompatibilitas menunjukkan tidak ada perbedaan yang signifikan secara statistik pada respon inflamasi dibandingkan dengan jaringan kontrol hingga satu minggu setelah implantasi.
Uji perilaku juga tidak menemukan perbedaan signifikan dalam jarak tempuh maupun kecepatan gerak antara tikus yang dipasangi probe dan kelompok kontrol.
Hasil penelitian tersebut diterbitkan dalam jurnal ilmiah internasional Advamced Science dengan judul "Fabrication of High-Density Multimodal Neural Probes Based on Heterogeneously Integrated CMOS."
hjkoh@korea.kr
