Thiết bị cấy não giúp khỉ bị liệt đi lại được

Các nhà khoa học Thụy Sĩ đã cấy một thiết bị vào não khỉ bị tổn thương tủy sống để giúp chúng đi lại được.

Hơn một thập kỉ qua, cứ vài tháng, nhà khoa học thần kinh Grégoire Courtine lại di chuyển từ phòng thí nghiệm của ông ở Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở Lausanne đến một phòng thí nghiệm khác ở Bắc Kinh, Trung Quốc, nơi ông tiến hành nghiên cứu trên loài khỉ với mục đích điều trị những tổn thương tủy sống. Việc di chuyển rất mệt mỏi vì có những lần ông bay đến Bắc Kinh, hoàn thành thí nghiệm rồi trở về ngay trong đêm. Nhưng công sức bỏ ra là xứng đáng, Courtine nói, vì  nghiên cứu trên khỉ ở Trung Quốc ít bị ràng buộc bởi các quy định hơn châu Âu và Mỹ.

Mới đây, ông và nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả của những thí nghiệm ở Bắc Kinh, trong đó một thiết bị vô tuyến được cấy vào não giúp khỉ bị tổn thương tủy sống đi lại được bằng cách dùng những tín hiệu ghi lại từ não để kích thích các điện cực ở chân của con vật.

Courtine đã bắt đầu thử nghiệm một phiên bản đơn giản của công nghệ này để điều trị cho hai bệnh nhân bị chấn thương tủy sống ở Thụy Sĩ.

Từ chuột đến linh trưởng

Theo Courtine, kết quả thu được là một tiến triển chứ không phải bước đột phá bất ngờ bởi chúng thành tựu sau những thử nghiệm kéo dài cả một thập kỉ trên chuột, và khi ứng dụng trên khỉ thì cũng cho những phản ứng hoàn toàn tương tự. Đầu tiên, nhóm nghiên cứu xác định các tín hiệu điện được gửi đi từ não đến các cơ chân như thế nào ở những con khỉ khỏe mạnh đi trên máy chạy bộ. Họ cũng đã nghiên phần dưới cột sống nơi những tín hiệu điện từ não đi qua, trước khi được truyền đến các cơ chân. Sau đó, họ tái tạo những tín hiệu này ở những con khỉ có tủy sống bị đứt, tập trung vào những điểm quan trọng nhất định ở phần dưới cột sống.

Sau khi được cấy vào não những con khỉ bị liệt, các mảng vi điện cực sẽ nhận và giải mã các tín hiệu gắn với cử động của chân ở những con khỉ khỏe mạnh. Những tín hiệu này được gửi qua sóng vô tuyến đến các thiết bị tạo ra xung động điện ở phần xương sống dưới để kích thích các cơ chân của khỉ chuyển động.

“Cả nhóm đã reo to trong phòng khi quan sát” Courtine, người đã chứng kiến nhiều thất bại khi làm các thí nghiệm về phục hồi khả năng đi lại, kể. Nhịp chuyển động của chân chưa được hoàn hảo, nhưng bàn chân của khỉ không kéo lê và chuyển động đủ nhịp nhàng để nâng đỡ cơ thể chúng.

Các nhà nghiên cứu trước đó đã dùng công nghệ đọc tín hiệu não giúp người bị liệt điều khiển cánh tay robot mang nước cho họ hoặc di chuyển cánh tay của mình để chơi trò chơi điện tử. Tín hiệu não liên quan đến việc kích hoạt các cơ ở chân bị liệt ít phức tạp hơn những tín hiệu chỉ dẫn cho cánh tay và các ngón trên bàn tay, tuy nhiên theo Courtine “một tiến bộ nhỏ trong khả năng cầm nắm cũng thay đổi chất lượng cuộc sống của bạn, trong khi với đôi chân thì hoặc là đi được bình thường, hoặc là không,”. Hiện ông đang thí nghiệm trên những con khỉ để đạt được sự kiểm soát cơ chân tốt hơn, nhờ đó chúng không chỉ nâng đỡ được cơ thể của mình mà còn duy trì thăng bằng và tránh được những vật cản.

Áp dụng trên người

Courtine cho biết, áp dụng kỹ thuật tương tự như vậy với con người sẽ phức tạp hơn: việc giải mã bộ não ở người hoàn toàn không đơn giản.

Hai bệnh nhân ở Thụy Sĩ đã được cấy thiết bị phát xung điện vào phần dưới cột sống. Tuy nhiên trong thử nghiệm này, họ chưa được cấy mảng vi điện cực vào não, vì thế sẽ không thể tự mình kiểm soát chuyển động của cơ thể.

Theo Gaurav Sharma, nhà khoa học thần kinh đang nghiên cứu phục hồi cử động cánh tay ở những bệnh nhân bị liệt, thuộc Viện Tưởng niệm Battelle, Columbus, Ohio, nghiên cứu tới đây sẽ phải xem xét thêm những yếu tố khác của chức năng vận động, như sự phối hợp dáng đi – điều mà những con khỉ không làm được – được kiểm soát bởi một nhóm các nơ-ron thần kinh khác. Một cách lý tưởng, những thiết bị giúp bệnh nhân bị liệt vận động được sẽ bao gồm giao diện não-máy (BCI), thiết bị kích thích điện để kích hoạt các cơ, thiết bị giống như bộ xương ngoài để nâng đỡ cơ thể, và thiết bị xử lí tín hiệu điện thông minh hơn cho phép điều khiển dáng đi, ông nói.

Sau những thành công trong thí nghiệm ở chuột và linh trưởng, Courtine đã được Chính phủ Thụy Sĩ cho phép sử dụng năm con khỉ tại phòng thí nghiệm linh trưởng của nước này, nhưng một số thí nghiệm của ông vẫn phải tiến hành ở Bắc Kinh.

Nguồn: http://www.nature.com/news/brain-implants-allow-paralysed-monkeys-to-walk-1.20967