Kích thích quang học bằng thiết bị cấy ghép hiển thị ánh sáng xanh - Ảnh: KAIST
Các nhà khoa học vừa chứng minh một thiết bị cấy ghép não có thể được điều khiển từ khoảng cách hơn 10.000kmm, mở ra khả năng thực hiện một số thí nghiệm thần kinh từ xa mà không cần nhà nghiên cứu có mặt bên cạnh.
Điều khiển từ xa hơn 10.000km
Trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã gửi lệnh điều khiển từ Chicago (Mỹ) đến thiết bị cấy ghép tại phòng thí nghiệm ở Daejeon, Hàn Quốc.
Cụ thể, tín hiệu được truyền qua Internet đến một máy tính tại Hàn Quốc, sau đó máy tính gửi lệnh không dây đến thiết bị cấy trong não chuột.
Hệ thống phản hồi với thời gian trung bình khoảng 109 mili giây khi khoảng cách giữa hai nơi trong thử nghiệm là 10.596km, theo trang ScienceAlert ngày 2-9.
Thiết bị có tên RAPIDO, do các nhà khoa học tại Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KAIST) và Đại học Yonsei (Hàn Quốc) phát triển, được mô tả trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Science Advances.
RAPIDO đủ nhỏ để gắn trên chuột đang di chuyển tự do và thực hiện hai chức năng chính: đưa thuốc qua một kênh siêu nhỏ vào não và phát ánh sáng từ một đèn LED thu nhỏ. Hai chức năng có thể được điều khiển riêng biệt, lập trình trước và kích hoạt từ xa.
Điểm đáng chú ý của RAPIDO là thiết bị có hộp chứa thuốc có thể nạp lại, cho phép thực hiện nhiều lần mà không cần thay thiết bị hoặc phẫu thuật lại.
Theo nhóm nghiên cứu, việc điều khiển từ xa có thể giúp giảm ảnh hưởng của sự hiện diện của con người lên hành vi động vật.
Đồng thời, các nhà khoa học ở những nước khác nhau có thể cùng tham gia một thí nghiệm mà không cần có mặt trực tiếp.
Tổng quan về thiết bị cấy ghép não và chức năng chính của nó - Ảnh: KAIST
Hai thử nghiệm
Trong thử nghiệm đầu tiên, RAPIDO đưa các liều cocaine khác nhau trực tiếp vào vùng nhân accumbens - khu vực não liên quan đến hành vi dựa trên phần thưởng.
Liều thuốc khác nhau tạo ra những thay đổi tương ứng trong vận động của chuột. Hiệu ứng này tiếp tục được tái hiện ở tuần thứ 2, 3 và 4 sau khi cấy thiết bị.
Ở thử nghiệm thứ hai, nhóm nghiên cứu sử dụng optogenetics - kỹ thuật dùng ánh sáng để tác động lên các tế bào hoặc quá trình thần kinh được lựa chọn.
Một nhóm chuột được tiêm cocaine vào bụng, trong khi một nhóm khác sử dụng ánh sáng từ RAPIDO để kích hoạt một con đường tín hiệu RhoA, liên quan đến điều hòa khả năng di chuyển của tế bào, trong não.
Những con chuột chỉ nhận cocaine từ bụng hình thành xu hướng thích khu vực gắn với việc sử dụng thuốc. Ngược lại, nhóm được kích hoạt bằng ánh sáng không hình thành mức độ ưa thích tương tự.
Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh kết quả này không đồng nghĩa RAPIDO có thể điều trị nghiện cocaine. Đây mới là thử nghiệm chứng minh nguyên lý trên chuột nhằm khảo sát mối liên hệ nhân quả giữa tác động lên não và hành vi.
Thách thức lớn nhất nếu hướng công nghệ này đến người là chứng minh độ an toàn và độ tin cậy lâu dài. Thiết bị còn phải được đánh giá về khả năng tương thích sinh học, đóng gói, phân phối thuốc và các cơ chế an toàn khi xảy ra sự cố.
Nhóm nghiên cứu cho rằng ở giai đoạn hiện tại RAPIDO nên được xem là một nền tảng nghiên cứu, có thể hỗ trợ phát triển và đánh giá các phương pháp điều trị thần kinh trong tương lai, thay vì một thiết bị y tế đã sẵn sàng sử dụng trên người.
