Thiết bị cấy vỏ não.

Nghiên cứu đột phá

Thông qua dự án mới của Đại học Monash, các nhà nghiên cứu đã phát triển những thiết bị cấy ghép điện tử không dây, thu nhỏ, đặt trên bề mặt não và có khả năng phục hồi thị lực.

Các nghiên cứu cho thấy, công nghệ mới này hứa hẹn mang lại kết quả tốt đối với sức khỏe của những bệnh nhân mắc các chứng bệnh thần kinh không thể điều trị được, chẳng hạn như liệt tứ chi. Nhiều trường hợp mất thị lực do dây thần kinh thị giác bị tổn thương. Tình trạng này ngăn chặn tín hiệu được truyền từ võng mạc đến “trung tâm thị giác” của não.

Tuy nhiên, hệ thống thị giác sinh học mang tên Gennaris này có thể loại bỏ thiệt hại trên, giúp nhiều ca bệnh khó được điều trị. Gennaris là đứa con tinh thần của Monash Vision Group (MVG).

Hệ thống bao gồm mũ đội đầu được thiết kế riêng với máy ảnh và bộ phát không dây, bộ xử lý thị lực và phần mềm, cùng một bộ thiết bị hình vuông với kích thước 9 × 9mm được cấy vào não.

Cảnh ở thế giới thực được camera trong mũ đội đầu ghi lại và gửi đến bộ xử lý thị giác có kích thước tương tự như điện thoại thông minh. Sau đó, bộ xử lý này sẽ trích xuất thông tin hữu ích nhất. Dữ liệu đã xử lý sẽ được truyền không dây tới mạch điện phức tạp trong mỗi thiết bị được cấy ghép. Nhờ đó, giúp chuyển đổi dữ liệu thành một dạng xung điện, kích thích não bộ thông qua các vi điện cực mỏng như sợi tóc.

Sau hơn 10 năm thực hiện, dự án này được đánh giá là có tiềm năng kích thích sự phát triển trong ngành sản xuất hệ thống cấy ghép não của Australia. Với nguồn vốn bổ sung, công nghệ mang tính bước ngoặt này sẽ được sản xuất tại Melbourne để phân phối khắp toàn cầu.

Dự án này có sự tham gia của Giám đốc của Monash Vision Group - Giáo sư Arthur Lowery; Giáo sư Marcello Rosa và Tiến sĩ Yan Wong từ Viện Khám phá Y sinh học Monash; Giáo sư Jeffrey Rosenfeld từ Bệnh viện Alfred; Tiến sĩ Philip Lewis từ Khoa Kỹ thuật Hệ thống Máy tính và Điện của Đại học Monash, cùng một số đồng nghiệp khác.

“Các thiết bị nhân tạo thị giác cấy trên vỏ não có chức năng khôi phục nhận thức thị giác cho những người bị mất thị lực. Cụ thể, chúng truyền kích thích điện đến vỏ não thị giác - vùng não tiếp nhận, tích hợp và xử lý thông tin thị giác”, Giáo sư Lowery thuộc Khoa Điện và Kỹ thuật Hệ thống Máy tính, lý giải.

Cũng theo nhà nghiên cứu này, thiết kế của công nghệ mới tạo ra một mô hình trực quan từ sự kết hợp của tối đa 172 điểm ánh sáng. Nhờ đó, cung cấp thông tin cho cá nhân để điều hướng môi trường trong nhà và ngoài trời. Đồng thời, giúp bệnh nhân nhận ra sự hiện diện của người và vật xung quanh họ.

Dự án mang tên “Cortical Frontiers” do Tiến sĩ Lewis đứng đầu, chỉ nhận được hơn 1 triệu USD trong khuôn khổ Chương trình Nghiên cứu Y tế và Sức khỏe của Chính phủ Liên bang (MRFF). Đây là chương trình được Bộ trưởng Y tế Hon Greg Hunt công bố vào tháng 6/2019, với mục đích cải tiến công nghệ và đưa ra kế hoạch chi tiết cho việc đầu tư trong tương lai.

Việc thông báo giai đoạn thứ hai của tài trợ MRFF - dự kiến diễn ra vào cuối năm nay, sẽ hỗ trợ một hoặc hai ứng dụng tốt nhất với hàng triệu USD trong vòng 5 năm tới.

“Nếu thành công, nhóm Monash Vision Group sẽ tìm cách thành lập một doanh nghiệp thương mại mới. Nhóm này sẽ tập trung vào việc mang lại thị lực cho những người mù không thể được chữa trị, giúp những người bị liệt tứ chi cử động được, thay đổi hệ thống chăm sóc sức khỏe”, Tiến sĩ Lewis thông báo.

Bước đệm cho nghiên cứu xa hơn

Trong khi đó, Tiến sĩ Yan Wong cho biết, việc thương mại hóa công nghệ thị giác sinh học cũng gắn liền với kế hoạch của các nhà nghiên cứu, nhằm khám phá các nghiên cứu xa hơn về thị lực và tổn thương tủy sống. Chẳng hạn như điều chỉnh chứng động kinh và trầm cảm, các bộ phận giả do não kiểm soát và phục hồi các giác quan.

“Điều đó phù hợp với khả năng của chúng tôi trong lĩnh vực thần kinh học tại Đại học Monash. Việc có một đối tác trong ngành gắn bó để làm việc cùng sẽ có giá trị to lớn”, chuyên gia này nhấn mạnh.

Giáo sư Marcello Rosa chia sẻ, ngoài việc cải thiện chăm sóc sức khỏe và phục hồi thị lực cho người mù, thiết bị mới sẽ mang lại nhiều thành công thương mại. Từ đó, có thể tạo ra các cơ hội xuất khẩu mới, cũng như công việc chế tạo và thiết kế thiết bị y tế có tay nghề cao, góp phần vào mức tăng trưởng kinh tế của Australia.

“Với quỹ đầu tư bổ sung, chúng tôi sẽ có thể sản xuất các mô cấy ghép vỏ não này ở Australia với quy mô cần thiết để tiến tới thử nghiệm trên người”, Giáo sư Rosa nói.

Thiết bị cấy vỏ não này được phát triển sau thử nghiệm thành công gần đây trên cừu. Những phát hiện mới đã được công bố trên Tạp chí Kỹ thuật Thần kinh quốc tế vào tháng 7. Công trình này đại diện cho một trong những thử nghiệm dài hạn đầu tiên trên thế giới về một bộ phận giả thị giác có thể cấy ghép hoàn toàn lên vỏ não.

Tiến hành thử nghiệm tiền lâm sàng, 10 mảng thiết bị này được cấy ghép nhờ sử dụng hệ thống chèn xây dựng có chủ đích (a purpose-built insertion system).

Quá trình hoạt động và kích thích vỏ não của các thiết bị được thử nghiệm trong 9 tháng. Hơn 2.700 giờ các mảng thiết bị thực hiện kích thích vỏ não mà không có bất kỳ tác dụng phụ nào đối với thị lực, sức khỏe.

Tác giả chính của nghiên cứu - Giáo sư Jeffrey Rosenfeld, cho biết: “Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, kích thích lâu dài thông qua các mảng không dây có thể đạt được mà không gây tổn thương mô lan rộng”.

Thiết bị cấy vỏ não phục hồi thị lực người mù được coi là một bước tiến mang tính đột phá. Thiết bị này được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash với hy vọng rằng, một ngày nào đó có thể giúp khôi phục thị lực cho người mù. Các nhà nghiên cứu đang chuẩn bị cho các thử nghiệm lâm sàng trên người đầu tiên tại Melbourne.