Cấy thành công máy tính vào não: giấc mơ “khoa học viễn tưởng” sắp thành hiện thực

Theo trang Businesslive, vừa qua, một bác sĩ tại trung tâm y tế Mount Sinai West ở New York (Mỹ) đã cấy ghép một thiết bị dài 3,8cm vào mạch máu trong não của một bệnh nhân mắc bệnh ALS, hay còn gọi là bệnh xơ cứng teo cơ một bên.

Thiết bị dài 3,8cm đó bao gồm dây và điện cực, được các bác sỹ kỳ vọng sẽ giúp bệnh nhân, người bị mất khả năng cử động và nói, có thể lướt web và giao tiếp qua email và văn bản chỉ bằng cách suy nghĩ - thiết bị sẽ chuyển suy nghĩ của anh ta thành các lệnh được gửi đến máy tính.

Synchron chính là công ty khởi nghiệp đứng sau công nghệ này, và đã thực hiện cấy thiết bị của mình cho 4 bệnh nhân ở Úc. Tất cả đều không gặp tác dụng phụ nào và có thể thực hiện các tác vụ như gửi tin nhắn WhatsApp và mua hàng trực tuyến.

Quy trình gần đây cũng là lần đầu tiên công ty thực hiện ở Mỹ. Với ca phẫu thuật này, startup Synchron chính thức vượt qua các đối thủ cạnh tranh bao gồm cả Neuralink của tỷ phú Elon Musk.

Tiến sĩ Shahram Majidi, bác sĩ phẫu thuật thần kinh là người đã thực hiện cuộc phẫu thuật tại Mỹ, cho biết: “Cuộc phẫu thuật này rất đặc biệt vì ý nghĩa và tiềm năng to lớn của nó”.

Được thành lập vào năm 2016, Synchron đã thu hút sự chú ý của các chuyên gia trong lĩnh vực giao diện não-máy tính (Brain Computer Interface - BCI).

BCI đôi khi được gọi là giao diện điều khiển thần kinh hay giao diện máy tâm, giao diện thần kinh trực tiếp hoặc giao diện máy não. Nói một cách dễ hiểu, BCI là giao thức tương tác trực tiếp giữa các dấu hiệu não với một dụng cụ bên ngoài.

Hệ thống BCI đã và đang tiếp tục được cải tiến, giúp nhân loại áp dụng sóng não để tạo ra sự di chuyển cơ học. Trong tương lai, BCI có thể giúp thay đổi cách thức áp dụng các dụng cụ hàng ngày.

Trở về với startup Synchron, thiết bị mà họ cấy ghép vào não bộ bệnh nhân được gọi là stentrode, có thể được đưa vào não mà không cần cắt qua hộp sọ của bệnh nhân hoặc làm tổn thương mô của họ.

Bác sĩ rạch một đường ở cổ của bệnh nhân và đưa stentrode qua một ống thông qua tĩnh mạch hình vòng cung vào mạch máu nằm trong vỏ não vận động. Khi ống thông được rút ra, stentrode - một lưới thép hình trụ, rỗng - mở ra và bắt đầu hợp nhất với các cạnh bên ngoài của bình.

Theo Majidi, quá trình này rất giống với việc cấy một stent mạch vành và chỉ mất vài phút. Stent là một ống kim loại hoặc một ống nhựa được dùng để mở rộng những lòng mạch bị tắc hẹp.

Sau đó, quy trình thứ hai kết nối stentrode qua một sợi dây với một thiết bị máy tính được cấy vào ngực của bệnh nhân. Khi đã được cấy vào não, Stentrode sẽ đọc các tín hiệu khi tế bào thần kinh kích hoạt trong não, thiết bị tính toán sẽ khuếch đại các tín hiệu đó và gửi chúng đến máy tính hoặc điện thoại thông minh qua Bluetooth.

Neuralink của tỷ phú Elon Musk đã và đang nghiên cứu phát triển một bộ phận cấy ghép nhỏ hơn, mạnh hơn nhiều có thể được đặt vào não thông qua một quy trình phẫu thuật đơn giản do robot hỗ trợ. Tuy nhiên, nó cũng sẽ yêu cầu loại bỏ một phần hộp sọ của bệnh nhân và công ty vẫn chưa được chấp thuận thử nghiệm trên người.

Mỹ có chính sách thận trọng hơn đối với các loại thủ tục này so với Úc, và phải mất nhiều năm làm việc Synchron mới nhận được cái gật đầu của Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA). Bệnh nhân Mỹ là bệnh nhân đầu tiên trong một thử nghiệm 6 người, trị giá 10 triệu USD do Viện Y tế Quốc gia (NIH) tài trợ.

Công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu và cuộc thử nghiệm nhằm tập trung nhiều hơn vào cách cơ thể con người phản ứng với thiết bị cấy ghép và mức độ rõ ràng của các tín hiệu não hơn là các chức năng mà một người có thể thực hiện với thiết bị.

Nằm gọn trong vỏ não vận động, stentrode sử dụng 16 điện cực theo dõi hoạt động của não và ghi lại quá trình phát tín hiệu của các nơ-ron khi con người suy nghĩ.

Cường độ tín hiệu được cải thiện theo thời gian, khi thiết bị kết hợp sâu hơn vào mạch máu và đến gần các tế bào thần kinh hơn. Các chuyên gia sử dụng phần mềm để phân tích các mẫu dữ liệu não và khớp chúng với mục tiêu mà một người đang cố gắng hoàn thành.

BCI vốn bị mọi người xem chỉ là một công nghệ thổi phồng. Điều này đã gây ra nhiều hạn chế với công nghệ này, ngăn cản khả năng ứng dụng rộng rãi.

Do đó, bệnh nhân Mỹ đầu tiên trải qua cuộc phẫu thuật yêu cầu được giấu tên và từ chối trao đổi, nhằm tránh quảng cáo thiết bị Synchron trước khi biết rõ những ưu và nhược điểm của nó.

Khả năng tính toán hạn chế của stentrode khiến thiết bị không thể dịch toàn bộ câu. Thay vào đó, bệnh nhân được cấy ghép sẽ chọn từng chữ cái một trên màn hình và công nghệ chuyển đổi những suy nghĩ “có hoặc không” đó thành lệnh.

Tuy nhiên, các bác sĩ và nhà nghiên cứu cho rằng công nghệ của Synchron có thể dẫn đến những tiến bộ lớn trong cách giúp người khuyết tật nặng tiếp tục cuộc sống hàng ngày của họ. 

Tom Oxley, người đồng sáng lập và Giám đốc điều hành Synchron, hy vọng sẽ cấy được 16 stentrode trong năm tới, khi công ty được sự ủng hộ của NIH và FDA.

Mặc dù nhiều thiết bị cấy ghép ban đầu sẽ dành cho bệnh nhân ALS, nhưng công nghệ này cũng sẽ mang lại lợi ích cho những người bị đột quỵ và chấn thương tủy sống, hoặc mắc bệnh đa xơ cứng, cùng các bệnh lý khác.

Trong thời gian tới, Synchron đặt mục tiêu thu nhỏ kích thước các thiết bị và tăng sức mạnh tính toán. Nếu thành công, công ty sẽ có thể đặt nhiều stentrode cho mỗi bệnh nhân ở các phần khác nhau của não, cho phép họ thực hiện nhiều chức năng hơn.

Oxley kỳ vọng rằng công nghệ của ông sẽ giúp tạo ra một lượng lớn dữ liệu và thông tin chi tiết mới về cách thức hoạt động của bộ não và có thể dẫn đến những đột phá đối với một số chứng rối loạn, bao gồm cả các vấn đề sức khỏe tâm thần. Ông nói: “Tôi cảm thấy như chúng ta đang bắt đầu thời kỳ phục hưng về giải mã não bộ”.