Nhà khoa học Hàn Quốc tạo thiết bị não cấy ghép không dây điều khiển từ xa qua Internet

Các nhà khoa học Hàn Quốc chế tạo thành công một thiết bị không dây có khả năng cung cấp thuốc và điều khiển chính xác nơ-ron não bằng ánh sáng từ bất kỳ nơi nào trên thế giới.

Nhóm nghiên cứu đến từ Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) hợp tác với Đại học Yonsei để phát triển thiết bị cấy ghép não nhỏ gọn mang tên Rapido, tích hợp khả năng cung cấp thuốc, kích thích ánh sáng, liên lạc không dây và điều khiển từ xa.

Theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Science Advances, họ gửi lệnh từ Chicago, Mỹ, tới thiết bị cấy ghép não không dây ở Daejeon, Hàn Quốc, cách đó 10.596 km. Tín hiệu truyền qua Internet đến một máy tính trong phòng thí nghiệm Hàn Quốc, sau đó máy tính chuyển tiếp lệnh đến thiết bị cấy ghép. Thời gian phản hồi trung bình của hệ thống vào khoảng 109 mili giây.

News1 cho biết để vượt qua hạn chế vật lý, nhóm nghiên cứu kết nối thiết bị cấy ghép não với mạng Internet. Cách tiếp cận sáng tạo này cho phép họ cung cấp thuốc hoặc kích thích nơ-ron não cụ thể theo thời gian thực mà không cần có mặt trực tiếp tại phòng thí nghiệm. Thiết bị cũng có thể lập trình sẵn để hoạt động tự động vào thời điểm định trước.

Rapido có kích thước tương đương một viên đường, cho phép động vật thí nghiệm di chuyển tự do và hầu như không bị ảnh hưởng. Thiết kế cấy ghép này giúp nhà nghiên cứu không phải điều khiển thiết bị nhiều lần gần đối tượng bởi sự hiện diện của con người có thể gây căng thẳng cho động vật, làm sai lệch hành vi và kết quả thí nghiệm.

Rapido chứa một hệ thống vi lưu chất tinh vi để cung cấp thuốc chính xác đến vùng não mục tiêu, cùng với diode phát sáng nhỏ (LED) để điều khiển nơ-ron cụ thể bằng ánh sáng. Các nhà nghiên cứu có thể điều chỉnh liều lượng thuốc và kích thích ánh sáng một cách độc lập hoặc kết hợp với nhau. Để tăng độ thuận tiện, khoang chứa thuốc có hệ thống gắn từ tính giúp dễ dàng tháo ra và nạp đầy khi nguồn cung cấp cạn kiệt.

Nhóm nghiên cứu đứng đầu là Jae-Woong Jeong, kỹ sư điện tử ở KAIST, cấy ghép thiết bị vào chuột sống để xác nhận hiệu suất của nó trong suốt 4 tuần. Thí nghiệm điều khiển thành công thiết bị cấy ghép não ở Daejeon, Hàn Quốc, từ Chicago qua mạng Internet theo thời gian thực chứng minh độ tin cậy cao bất chấp khoảng cách lớn của Rapido. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng chứng minh khả năng ức chế hành vi nghiện bằng cách truyền cocaine vào não chuột, đồng thời dùng ánh sáng kích thích nơ-ron.

Công nghệ đột phá trên có tiềm năng lớn giúp cách mạng hóa nghiên cứu về tình trạng thay đổi chức năng và hành vi của não như nghiện, trầm cảm và rối loạn thoái hóa thần kinh. Rapido có thể mở đường cho phát triển thiết bị cấy ghép thông minh, kết hợp công nghệ cảm biến trạng thái não với trí tuệ nhân tạo để cung cấp thuốc hoặc kích thích thần kinh khi cần. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh cần tiến hành thêm xác nhận tiền lâm sàng, đánh giá an toàn nghiêm ngặt và vượt qua quá trình phê duyệt trước khi ứng dụng rộng rãi thiết bị.

Trong tương lai, Jeong và đồng nghiệp dự định xây dựng nền tảng tự động để nhiều viện nghiên cứu có thể sử dụng thiết bị cấy ghép từ xa. Họ cũng lên kế hoạch mở rộng nghiên cứu thiết bị cấy ghép thông minh nhằm điều trị nhiều hội chứng rối loạn não.