AI khôi phục tứ chi & xúc giác ở người bị liệt
Lần đầu tiên, một người đàn ông bị liệt tứ chi đã khôi phục được chuyển động và cảm giác nhờ cấy ghép chip trong não có kết nối với AI.
Anh Thomas kết nối với máy tính. Nguồn: Northwell Health
Trong một thử nghiệm lâm sàng đi đầu trong lĩnh vực này, các nhà nghiên cứu y học điện tử sinh học, kỹ sư và bác sĩ phẫu thuật tại Viện Nghiên cứu Y học Feinstein thuộc Northwell Health đã thành công cấy các con chip siêu nhỏ vào trong não bộ của một người đàn ông đã sống chung với bệnh liệt nhiều năm và phát triển các thuật toán trí tuệ nhân tạo (AI) để kết nối lại bộ não với cơ thể và tủy sống của người này.
Keith Thomas là một người đàn ông 45 tuổi sống tại Massapequa, New York, bị chấn thương nghiêm trọng khi nhảy xuống hồ bơi vào tháng 7/2020. Tai nạn này đã gây chấn thương đốt sống cổ C4 và C5, khiến anh không còn có thể di chuyển và cảm nhận được gì từ phần ngực trở xuống (bị liệt cả hai tay, hai chân và phần thân).
Tìm nơi cấy ghép
Các nhà nghiên cứu cần thực hiện một cuộc phẫu thuật não phức tạp để cấy các con chip vào đó. Song trước hết, họ cần tìm hiểu rõ khu vực nào trong não bộ của anh Thomas sẽ đem lại ảnh hưởng. Vì thế, bằng phương pháp chụp cộng hưởng từ chức năng, họ chụp lại các hình ảnh não bộ của anh và nghiên cứu chi tiết. Mất hàng tháng trời lập bản đồ, các chuyên gia mới xác định được những khu vực nào điều khiển chuyển động ở cả hai cánh tay và đem lại xúc giác ở bàn tay.
Có được những thông tin này rồi, các bác sĩ liền bắt tay tiến hành một ca phẫu thuật kéo dài 15 tiếng đồng hồ tại Bệnh viện Đại học North Shore. Trong thời gian đó, có những lúc anh Thomas vẫn tỉnh táo và phản hồi lại ngay lập tức cho các bác sĩ. Khi họ thăm dò các phần trên bề mặt bộ não, anh Thomas sẽ cho bác sĩ biết hai bàn tay cảm nhận được điều gì.
“Nhờ những bức ảnh chụp não của anh Thomas cùng các cuộc đối thoại trong lúc làm phẫu thuật, chúng tôi biết được chính xác nên cấy chip vào chỗ nào ở não. Chúng tôi đã đưa hai con chip vào khu vực điều khiển chuyển động và thêm ba con chip khác ở bộ phận đảm nhận xúc giác và cảm giác của các ngón tay trong não bộ”, Giáo sư Ashesh Mehta tại Viện Y học Điện tử Sinh học của Viện Feinstein, Giám đốc Phòng thí nghiệm lập bản đồ não người của Northwell, đồng thời là bác sĩ thực hiện cấy ghép não, cho biết.
Sử dụng AI trong liệu pháp thúc đẩy hành động bằng suy nghĩ
Quay trở lại phòng thí nghiệm, thông qua hai cổng gắn trên đỉnh đầu, anh Thomas kết nối với một máy tính dùng AI. Chiếc máy này sẽ đọc, diễn giải và chuyển các suy nghĩ của anh thành hành động. Đây là liệu pháp thúc đẩy hành động bằng suy nghĩ và là cơ sở cho phương pháp nối tắt thần kinh đôi.
Anh Thomas cảm nhận được cái nắm tay của em gái. Nguồn: Northwell Health
Việc bắc cầu này sẽ bắt đầu với ý niệm của anh Thomas (ví dụ anh nghĩ về việc siết tay lại). Ý niệm này sẽ gửi các tín hiệu điện tử từ con chip trong não anh tới một máy tính. Sau đó, máy tính sẽ gửi đi các tín hiệu tới những miếng điện cực vô cùng linh hoạt dán bên ngoài phần cột sống và các cơ của bàn tay (nằm trên cẳng tay) để kích thích lẫn thúc đẩy việc hoạt động và phục hồi.
Giáo sư Chad Bouton, người phát triển công nghệ trên và là nghiên cứu viên chính của thử nghiệm lâm sàng này, cho biết: “Khi người tham gia nghiên cứu nghĩ muốn di chuyển cánh tay hay bàn tay, chúng tôi ‘tăng cường’ tủy sống và kích thích bộ não và các cơ bắp của anh ta để giúp xây dựng lại các mối liên kết, đem lại phản hồi cảm giác và thúc đẩy việc khôi phục. Loại liệu pháp thúc đẩy hành động bằng suy nghĩ này là yếu tố xoay chuyển tình hình. Mục tiêu của chúng tôi là sử dụng công nghệ này để một ngày nào đó giúp được những người bị bại liệt có thể sống một cuộc đời trọn vẹn hơn, độc lập hơn”.
Để phục hồi xúc giác của anh Thomas, các cảm biến tí hon ở các đầu ngón tay và bàn tay gửi đi thông tin xúc giác và áp lực quay trở lại khu vực cảm giác trong não. Cầu nối điện tử của hai cánh tay này hình thành một đường tắt đôi mới nhằm phục hồi cả chuyển động lẫn xúc giác. Trong phòng thí nghiệm, anh Thomas có thể chuyển động cánh tay theo ý muốn và cảm nhận được sự tiếp xúc của em gái mình khi cô nắm lấy tay anh trai để động viên. Trong ba năm qua kể từ vụ tai nạn, đây là lần đầu tiên anh có được cảm nhận như vậy.
“Có khoảng thời gian tôi không biết mình còn có thể sống tiếp được không, hay thật lòng mà nói là mình còn thiết sống nữa không. Thế mà giờ đây, tôi có thể cảm nhận được người khác tiếp xúc với mình qua cái nắm tay. Tôi vô cùng xúc động”, anh Thomas chia sẻ cảm nghĩ.
Đáng chú ý là, các nhà nghiên cứu cho biết anh Thomas đang bắt đầu cảm thấy một số phục hồi tự nhiên từ các chấn thương nhờ phương pháp tiếp cận mới này. Cánh tay anh có sức lực hơn hẳn so với thời điểm bắt đầu tham gia vào nghiên cứu. Chưa hết, anh còn bắt đầu nhận thấy được một số cảm giác trên cẳng tay và cổ tay, ngay cả khi đã tắt máy tính.
Thử nghiệm lâm sàng này không chỉ hướng tới việc phục hồi chuyển động thể chất lâu dài cho người bệnh bên ngoài phòng thí nghiệm, mà họ còn muốn tái thiết lập cảm giác tiếp xúc. Kết quả của anh Keith Thomas sẽ đem lại hy vọng cho những người cùng chung cảnh ngộ.
Trước đây, Giáo sư Chad Bouton, và các nhóm nghiên cứu khác, đã sử dụng một đường tắt thần kinh đơn để giúp những người bị liệt có thể một lần nữa di chuyển phần chi bằng suy nghĩ của mình. Trong những trường hợp như vậy, các bác sĩ đã cấy một hoặc nhiều con chip siêu nhỏ vào trong não. Nó sẽ đi vòng qua chấn thương tủy sống và sử dụng các máy kích thích để kích hoạt cơ bắp mục tiêu. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ hiệu quả khi người tham gia gắn liền với chiếc máy tính ở trong phòng thí nghiệm, nó không phục hồi chuyển động và cảm giác ở các chi thực sự, cũng không thúc đẩy phục hồi tự nhiên về lâu về dài ở bệnh nhân.
Còn với thử nghiệm lần này, ông hy vọng rằng sau khi điều trị, bộ não, cơ thể và tủy sống sẽ học lại cách kết nối, và các con đường mới sẽ được mở ra khi phẫu thuật nhờ phương pháp nối tắt thần kinh đôi. Hy vọng rằng, trong tương lai gần, phương pháp này sẽ điều trị được chứng liệt và giúp hàng triệu bệnh nhân khác cải thiện cuộc sống.
https://khoahocphattrien.vn/
