Nhờ cấy ghép công nghệ đọc suy nghĩ, người đàn ông bị liệt có thể đi lại được

Một người đàn ông bị liệt đang đi lại sau khi cấy ghép kỹ thuật số cho phép anh ta di chuyển chân chỉ bằng sức mạnh của suy nghĩ.

Gert-Jan Oskam, 40 tuổi, đến từ Leiden, Hà Lan, bị tai nạn xe máy cách đây 12 năm. Ông đã làm việc với các nhà khoa học ở Thụy Sĩ trong sáu năm qua để lấy lại khả năng di chuyển của mình bằng cách sử dụng công nghệ tiên tiến.

Ông Oskam đã cấy các cảm biến vào não để chuyển suy nghĩ của mình thành tín hiệu điện, được gửi không dây đến một "cầu kỹ thuật số" được cấy vào cột sống bên dưới vết thương.

Cây cầu kỹ thuật số chứa một loạt 16 điện cực kích thích các dây thần kinh ở chân của anh ta trong thời gian thực khi anh ta nghĩ về việc di chuyển. Khi được bật, hệ thống này cho phép ông Oskam đứng, đi bộ và thậm chí leo lên cầu thang một cách tự nhiên - nhưng các nhà khoa học đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng ông vẫn có thể đi bộ ngay cả khi nó đã tắt.

Ông Oskam sử dụng khung để giúp ông đi lại và chống nạng khi hệ thống bị tắt

Các chuyên gia tin rằng sự kích thích đã khai thác vào một con đường còn sót lại giữa não và cột sống đã không hoạt động kể từ vụ tai nạn, kích hoạt sự phát triển của các kết nối thần kinh mới.

Gregoire Courtine, giáo sư khoa học thần kinh tại Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, cho biết: "Để đi bộ, não phải gửi lệnh đến vùng tủy sống chịu trách nhiệm kiểm soát chuyển động.

"Khi có chấn thương tủy sống, thông tin liên lạc này bị gián đoạn. Ý tưởng của chúng tôi là thiết lập lại giao tiếp này với một 'cây cầu kỹ thuật số' giống như giao tiếp điện tử giữa não và vùng tủy sống vẫn còn nguyên vẹn.

"Đối với chúng tôi, điều thực sự đáng chú ý là bằng cách đóng vòng lặp này giữa não và tủy sống, chúng tôi tiếp tục thúc đẩy sự phát triển của các sợi thần kinh mới và sự phục hồi thần kinh này khá đáng chú ý.

"Chúng tôi đã đạt được điều này hơn 10 năm sau chấn thương, vì vậy hãy tưởng tượng nếu chúng tôi áp dụng cầu kỹ thuật số vài tuần sau chấn thương cột sống. Tiềm năng phục hồi là rất lớn".

Các phương pháp tiếp cận trước đây đã sử dụng kích thích điện để khôi phục chuyển động ở những người bị chấn thương tủy sống, nhưng đã liên quan đến việc bệnh nhân nhấn nút khi họ muốn bước, nghiêng về phía trước để báo hiệu mong muốn di chuyển hoặc đeo cảm biến chuyển động cồng kềnh.

Đối với phương pháp điều trị mới, ông Oskam đã trải qua hai ca phẫu thuật, một để đặt cấy ghép vào não và một để đặt cấy ghép vào tủy sống. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng trí tuệ nhân tạo để giải mã các tín hiệu não cho các chuyển động như uốn cong hông và đầu gối và nghiêng khớp mắt cá chân, trước khi ánh xạ chúng đến các điện cực chính xác cần thiết để kích thích dây thần kinh cho cùng một chuyển động.

Guillaume Charvet, thuộc Ủy ban Năng lượng nguyên tử và năng lượng thay thế Pháp, cho biết: "Nhờ các thuật toán dựa trên các phương pháp trí tuệ nhân tạo thích ứng, ý định chuyển động được giải mã trong thời gian thực từ các bản ghi não.

"Những ý định này sau đó được chuyển đổi thành các chuỗi kích thích điện của tủy sống, từ đó kích hoạt cơ chân để đạt được chuyển động mong muốn. Cây cầu kỹ thuật số này hoạt động không dây, cho phép bệnh nhân di chuyển độc lập."

Trong vòng vài phút sau khi bật thiết bị, ông Oskam đã có thể kiểm soát hông của mình. Trong vòng một ngày đào tạo, anh đã có thể thực hiện những bước đầu tiên của mình.

Hiện tại, ông có thể đi khoảng 650ft mỗi lần với sự trợ giúp của một chiếc gậy đi bộ (nạng)  khi hệ thống được bật. Ông cũng có thể đi bằng gậy khi nó tắt.

Ông Oskam nói: "Tuần trước một cái gì đó cần được sơn trong nhà, và không có ai giúp tôi, vì vậy tôi đã lấy xe tập đi và tôi tự làm điều đó. Tôi đã chờ đợi 10 năm để có thể đứng lên với một người bạn và uống một cốc bia.

"Đây là một quá trình học hỏi đối với tôi vì tôi đã không làm điều đó gần 12 năm. Tôi cảm thấy như một đứa trẻ mới học đi.

"Cảm giác gần giống như cảm giác bình thường. Ngay cả khi không được kích thích, tôi cũng có thể đi bộ ngay bây giờ, tôi nghĩ điều đó nói lên rất nhiều. Tôi đã lấy lại đủ sức mạnh và khả năng di chuyển để đi bằng gậy."

Ông Oskam đã sử dụng giao diện não-cột sống trong một năm mà không gặp vấn đề gì, hoặc không cần giám sát. Anh ta thậm chí có thể điều hướng các địa hình phức tạp bằng cách sử dụng thiết bị.

Nhóm nghiên cứu hiện đang điều tra xem liệu quá trình tương tự có thể được sử dụng để khôi phục chức năng chi trên cho những người bị đột quỵ hay không.

Các cảm biến được cấy vào não của Oskam chuyển suy nghĩ của ông thành tín hiệu điện

Và họ hy vọng sẽ tạo ra một phiên bản thu nhỏ của thiết bị để làm cho nó di động hơn cho cuộc sống hàng ngày, với các thử nghiệm công nghệ mới dự kiến sẽ bắt đầu trong vòng 12 tháng tới.

Hiện tại, ông Oskam phải đeo ba lô mang theo máy tính dịch suy nghĩ của mình. Các nhà khoa học cho biết họ muốn làm cho công nghệ này được phổ biến rộng rãi trong những năm tới. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature.