Teknologi baru menangani penilaian kesehatan otak untuk militer

Kesiapan kognitif menunjukkan kemampuan seseorang dalam merespon dan beradaptasi terhadap perubahan yang ada disekitarnya. Hal ini mencakup fungsi seperti menjaga keseimbangan setelah tersandung, atau membuat keputusan yang tepat dalam situasi yang menantang berdasarkan pengetahuan dan pengalaman masa lalu. Bagi anggota dinas militer, kesiapan kognitif sangat penting untuk kesehatan dan keselamatan mereka, serta keberhasilan misi. Cedera pada otak merupakan penyebab utama gangguan kognitif, dan antara tahun 2000 dan 2024, lebih dari 500.000 anggota dinas militer didiagnosis menderita cedera otak traumatis (TBI) – yang disebabkan oleh apa pun mulai dari terjatuh saat pelatihan hingga paparan ledakan di medan perang. Meskipun gangguan akibat faktor seperti kurang tidur dapat diobati melalui istirahat dan pemulihan, gangguan lain yang disebabkan oleh cedera mungkin memerlukan perhatian medis yang lebih intens dan berkepanjangan.

“Tes kesiapan kognitif yang saat ini diberikan kepada anggota militer kurang sensitif untuk mendeteksi perubahan halus dalam kinerja kognitif yang mungkin terjadi pada individu yang terpapar bahaya operasional,” kata Christopher Smalt, peneliti di laboratorium tersebut. Grup Sistem Kesehatan dan Kinerja Manusia. “Sayangnya, dampak kumulatif dari paparan ini seringkali tidak terdokumentasi dengan baik selama dinas militer atau setelah transisi ke Urusan Veteran, sehingga memberikan dukungan yang efektif merupakan tantangan.”

Smalt adalah bagian dari tim di laboratorium yang mengembangkan serangkaian tes diagnostik portabel yang menyediakan pemeriksaan hampir secara real-time untuk cedera otak dan kesehatan kognitif. Salah satu alat tersebut, yang disebut READY, adalah aplikasi ponsel cerdas atau tablet yang membantu mengidentifikasi potensi perubahan kinerja kognitif dalam waktu kurang dari 90 detik. Alat lainnya, disebut MINDSCAPE — yang dikembangkan bekerja sama dengan Richard Fletcher, ilmuwan tamu di Grup Prototipe Cepat siapa yang memimpin Lab Teknologi Seluler di Laboratorium ID Otomatis MITdan murid-muridnya — menggunakan teknologi realitas virtual (VR) untuk analisis yang lebih mendalam guna menentukan kondisi tertentu seperti TBI, gangguan stres pascatrauma, atau kurang tidur. Dengan menggunakan tes ini, personel medis di medan perang dapat membuat keputusan yang cepat dan efektif untuk triase pengobatan.

READY dan MINDSCAPE merupakan respons terhadap serangkaian mandat undang-undang Kongres, persyaratan program militer, dan kebutuhan kesehatan yang digerakkan oleh misi untuk meningkatkan kemampuan pemeriksaan kesehatan otak bagi anggota militer.

Biomarker kesiapan kognitif

Platform READY dan MINDSCAPE menggabungkan penelitian laboratorium selama lebih dari satu dekade untuk menemukan indikator kesiapan kognitif yang tepat untuk digunakan dalam aplikasi pengujian cepat. Thomas Quatieri mengawasi pekerjaan ini dan mengidentifikasi keseimbangan, gerakan mata, dan ucapan sebagai tiga biomarker yang dapat diandalkan. Dia memimpin upaya di Laboratorium Lincoln untuk mengembangkan READY.

“READY adalah singkatan dari Rapid Evaluation of Attention for DutY, dan dibangun berdasarkan premis bahwa perhatian adalah kunci untuk ‘siap’ menjalankan misi,” katanya. “Dalam satu pandangan, kita dapat menganggap perhatian sebagai kondisi mental yang memungkinkan Anda fokus pada suatu tugas.”

Agar seseorang bisa penuh perhatian, otaknya harus terus menerus mengantisipasi dan memproses informasi sensorik yang masuk lalu memerintahkan tubuh untuk merespons dengan tepat. Misalnya, jika seorang teman berteriak “tangkap” lalu melempar bola ke arah Anda, untuk menangkap bola tersebut, otak Anda harus memproses data pendengaran dan visual yang masuk, memprediksi terlebih dahulu apa yang mungkin terjadi dalam beberapa saat ke depan, dan kemudian mengarahkan tubuh Anda untuk merespons dengan tindakan yang menyinkronkan data sensorik tersebut. Hasilnya? Anda menyadari dari mendengar kata “tangkap” dan melihat bola bergerak bahwa teman Anda sedang melempar bola tersebut kepada Anda, dan Anda mengulurkan tangan untuk menangkapnya tepat pada waktunya.

Otak yang tidak sehat atau lelah – yang disebabkan oleh TBI atau kurang tidur, misalnya – mungkin memiliki tantangan dalam umpan maju neurosensori. [prediction] atau umpan balik [error] sistem, sehingga menghambat kemampuan orang tersebut untuk hadir, “kata Quatieri.

Tiga tes READY mengukur kemampuan seseorang untuk melacak titik bergerak dengan matanya, menyeimbangkan, dan menahan vokal pada satu nada. Aplikasi kemudian menggunakan data tersebut untuk menghitung variabilitas atau indikator “goyangan”, yang mewakili perubahan dari data dasar peserta tes atau dari hasil yang diharapkan berdasarkan orang lain dengan demografi serupa, atau populasi umum. Hasilnya ditampilkan kepada pengguna sebagai indikasi tingkat perhatian pasien.

Jika layar READY menunjukkan adanya gangguan, administrator kemudian dapat mengarahkan subjek untuk menindaklanjuti dengan MINDSCAPE, yang merupakan singkatan dari Mobile Interface for Neurological Diagnostic Situational Cognitive Assessment and Psychological Evaluation. MINDSCAPE menggunakan teknologi VR untuk melakukan tes tambahan dan mendalam untuk mengukur fungsi kognitif seperti waktu reaksi dan memori kerja. Tes neurokognitif standar ini dicatat dengan sensor fisiologis multimodal, seperti electroencephalography (EEG), photoplethysmography, dan pupillometry, untuk menentukan diagnosis dengan lebih baik.

Holistik dan mudah beradaptasi

Keuntungan utama READY dan MINDSCAPE adalah kemampuannya memanfaatkan teknologi yang ada, sehingga memungkinkan penerapan cepat di lapangan. Dengan memanfaatkan sensor dan kemampuan yang sudah terintegrasi ke dalam ponsel cerdas, tablet, dan perangkat VR, alat penilaian ini dapat dengan mudah diadaptasi untuk digunakan dalam lingkungan operasional dengan biaya yang jauh lebih rendah.

“Kami dapat segera menerapkan algoritme canggih kami pada data yang dikumpulkan dari perangkat ini, tanpa memerlukan pengembangan perangkat keras yang mahal dan memakan waktu,” kata Smalt. “Dengan memanfaatkan kemampuan teknologi yang tersedia secara komersial, kami dapat dengan cepat memberikan wawasan berharga dan meningkatkan metode penilaian tradisional.”

Menghadirkan kemampuan baru dan AI untuk penginderaan kesehatan otak ke dalam lingkungan operasional adalah tema di beberapa proyek di laboratorium. Contoh lainnya adalah BOOOM MATA (Electrooculography and Balance Blast Overpressure Monitoring System), sebuah teknologi yang dapat dipakai yang dikembangkan untuk Pasukan Khusus AS untuk memantau paparan ledakan. EYEBOOM terus memantau gerakan mata dan tubuh pemakainya saat mereka mengalami energi ledakan, dan memperingatkan potensi bahaya. Untuk program ini, laboratorium mengembangkan algoritma yang dapat mengidentifikasi potensi perubahan fisiologi akibat paparan ledakan selama operasi, daripada menunggu check-in.

Ketiga teknologi tersebut sedang dikembangkan agar serbaguna, sehingga dapat diadaptasi untuk penggunaan lain yang relevan. Misalnya, alur kerja dapat memasangkan kemampuan pemantauan EYEBOOM dengan tes READY dan MINDSCAPE: EYEBOOM akan terus memantau risiko paparan dan kemudian meminta pemakainya untuk melakukan penilaian tambahan.

“Sering kali, penelitian berfokus pada satu modalitas tertentu, sedangkan yang kami lakukan di laboratorium adalah mencari solusi holistik yang dapat diterapkan untuk berbagai tujuan,” kata Smalt.

MINDSCAPE sedang menjalani pengujian di Pusat Militer Nasional Walter Reed tahun ini. READY akan diuji bersama US Army Research Institute of Environmental Medicine (USARIEM) pada tahun 2026 dalam konteks kurang tidur. Smalt dan Quatieri juga melihat teknologi ini dapat digunakan di lingkungan sipil – di sela-sela acara olahraga, di kantor dokter, atau di mana pun diperlukan untuk menilai kesiapan otak.

MINDSCAPE sedang dikembangkan dengan validasi klinis dan dukungan dari Stefanie Kuchinsky di Pusat Medis Militer Nasional Walter Reed. Quatieri dan timnya sedang mengembangkan tes READY bekerja sama dengan Jun Maruta dan Jam Ghajar dari Yayasan Trauma Otak (BTF), dan Kristin Heaton dari USARIEM. Pengujian ini didukung oleh pedoman berbasis bukti yang dipimpin oleh BTF dan Inisiatif TBI Militer di Universitas Layanan Seragam.