Bộ não con người được xem là một trong những cơ quan thực hiện các chức năng tinh tế và phức tạp nhất trong vũ trụ. Và cũng giống như các bộ phận khác, nó có thể được cấy ghép, thay thế, thậm chí có thể cấy ghép với một cơ thể khác.
Lựa chọn vật liệu cấy ghép
Một số vật liệu cấy ghép dùng để kích thích não triệt để, cuối cùng là tăng giao tiếp của não bằng cách sử dụng tín hiệu phức, chữa trị các rối loạn như mù hoặc điếc. Nếu cấy ghép võng mạc có thể thay thế các chức năng bị lỗi của mắt, hoặc cấy ghép ốc tai điện tử giúp phục hồi thính giác cho người khiếm thính (các thủ thuật này hiện đã được áp dụng thành công) thì loại vật liệu thứ hai được cấy ghép là để truyền tín hiệu từ não tới các chi, chữa bệnh tê liệt hoặc để vận hành các bộ phận này. Loại thứ ba cấy ghép là dùng để kết nối ngay bên trong não, thay thế một phần vùng hải mã (hippocampus) bị tổn thương giúp não lưu trữ và phục hồi trí nhớ.
Giải mã bí mật của não là công việc quan trọng trong việc cấy ghép não.
Giải mã bí ẩn của não
Một trong những rào cản lớn nhất đối với cấy ghép não chính là giải mã bí ẩn liên quan đến não bộ, giúp người trong cuộc có thể giao tiếp bằng chính ngôn ngữ riêng của họ. Một kỹ thuật đầy hứa hẹn vừa được phát triển bởi nhóm chuyên gia ở Đại học Y khoa Wake Forest do ông Sam Deadwyler đứng đầu, sử dụng thuật toán “Mimo” thường được dùng để giải mã các thông điệp trong giao tiếp vô tuyến. Khi đọc các xung điện lóe lên trong não, thuật toán này có thể biết được các trật tự tín hiệu nào tương ứng với các hành động cụ thể và tái tạo lại khi cần thiết. Rất hữu ích cho việc khôi phục bộ nhớ của não khi bị mất.
Tập huấn thiết bị cấy ghép
Trong quá trình tạo võng mạc nhân tạo, nữ tiến sĩ Sheila Nirenberg ở Đại học Cornell, Mỹ đã sử dụng thuật toán đặc biệt khám phá ra cơ chế mắt truyền thông tin lên não. Và giống như việc giải mã bí ẩn của não, quá trình này giúp hiểu rõ cơ chế làm việc của võng mạc khi nhìn vào bức ảnh. Việc sử dụng thuật toán nói trên đã giúp Sheila Nirenberg đơn giản hóa thông tin mà đôi mắt khỏe mạnh của con người đảm nhận và áp dụng nó cho võng mạc nhân tạo, tức là huấn luyện cho võng mạc nhân tạo thực hiện thuần thục các chức năng như võng mạc sinh học trước khi cấy vào cho người bệnh.
Xâm nhập vào não
Một khi đã giải mã được các bí ẩn của não, thử thách tiếp theo là truyền tải những tín hiệu an toàn, không gây tổn thương các mô thần kinh nhạy cảm của não bộ. Các điện cực có thể gây sẹo và dễ bị hệ thống miễn dịch tấn công, nhưng có nhiều cách tiếp cận khác nhau để giảm thiểu tổn thất. Người ta có thể bọc chúng bằng một vật liệu đặc biệt và đưa vào trong các mô, hoặc bọc chúng trong các chất truyền dẫn thần kinh và hormon tăng trưởng để khuyến khích các tế bào thần kinh xung quanh tạo ra các liên kết mới. Còn nhiều giải pháp khác như làm cho các điện cực trở nên mềm hơn bằng cách sử dụng hydrogel, giống như vật liệu sử dụng trong kính áp tròng.
Sử dụng ánh sáng
Các nhà khoa học có thể sử dụng các tế bào thần kinh mang thông tin đi cùng các tia ánh sáng. Ví dụ như thủ thuật optogenetics (cơ chế cảm ứng dẫn truyền ánh sáng) dùng cho võng mạc nhân tạo. Kỹ thuật này bao gồm việc thao tác di truyền các tế bào thần kinh có liên quan ở phía sau mắt, chúng sẽ “lóe lên” khi tiếp xúc với tần số ánh sáng nhất định. Cơ chế cảm ứng dẫn truyền ánh sáng có tác dụng làm giảm nguy cơ gây tổn thương mô, đồng thời có thể xác định một cách chính xác các tế bào cần được kích hoạt để hoạt động.
Cấp năng lượng cho vật liệu cấy ghép
Truyền năng lượng cho vật liệu cấy ghép trong não thực sự là một vấn đề kỹ thuật nan giải. Kỹ thuật cung cấp năng lượng không dây cho thiết bị cấy ghép được xem là tối ưu nhất cho những thiết bị cấy ghép nhúng trong não. Phương pháp này truyền cấp đủ năng lượng mà không làm nóng mô. Một nhóm các nhà khoa học quốc tế gần đây đã phát triển một loại ăngten râu có kích thước nhỏ bằng hạt gạo, có thể tiếp nhận được năng lượng thông qua một vài centimet mô mà không vượt quá ngưỡng an toàn của bức xạ điện từ .
Thiết bị truy cập giác quan
Trong tương lai, những thiết bị dùng để truy cập giác quan con người sẽ được sử dụng để điều trị cho nhóm người bị khuyết tật nặng. Trong đó có các chip giúp con người vận hành tay chân giả hoặc sử dụng thuật toán để kiểm tra võng mạc nhân tạo. Các dự án Công nghệ cao (Darpa) thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ hiện đang bắt tay vào nghiên cứu cho ra đời các thiết bị kiểm tra sự mất trí nhớ của con người, dự kiến sẽ đưa vào thử nghiệm năm 2019.
Một số nhà tương lai học còn tiên đoán khoa học có thể cấy ghép, tạo ra khả năng “siêu nhân” ngay trên cơ thể con người. Ví dụ, mới đây một nhà báo đã “đánh cắp” khả năng máy trợ thính và nghe được những tín hiệu wifi khi đang đi bộ trên đường phố London. Với khả năng này, một người nào đó khi được cấy ghép ốc tai có thể làm được cả những điều ngoài sức tưởng tượng, thậm chí còn sử dụng nó để nghe trộm các cuộc đàm thoại ở một phòng bên cạnh. Thực tế, những người khỏe mạnh không dại gì lại đi phẫu thuật để giải trí hoặc cấy ghép ốc tai, nhưng việc khôi phục thị giác, thính lực hay giúp đỡ những người bị liệt đi lại được quả là những thành tựu đã được con người thực hiện thành công trong thời gian gần đây.
(Theo BBC, 11/2014)
Hoàng Hà
