Người đàn ông bị liệt 12 năm đi lại được nhờ AI đọc não

Năm 2011, một tai nạn xe máy khi ở Trung Quốc đã khiến Gert-Jan Oskam phải chấp nhận sự thật rằng mình không bao giờ đi lại được nữa sau khi bị gãy cổ.

Tuy nhiên, trong 12 năm sau, với sự kết hợp của các thiết bị công nghệ tối tân, các nhà khoa học đã tạo nên phép màu khi Oskam đã phần nào kiểm soát lại phần thân dưới của mình.

“Trong 12 năm qua, tôi đã luôn cố gắng lấy lại cảm giác ở đôi chân của mình. Bây giờ tôi đã học được cách đi lại bình thường và hoàn toàn tự nhiên”, Oskam mừng rỡ nói trong cuộc họp báo hôm 24/5.

Phép màu có được nhờ công nghệ

Trong báo cáo khoa học được công bố trên tạp chí Nature hôm 24/5, các nhà nghiên cứu ở Thụy Sĩ đã mô tả bộ phận cấy ghép như một “cầu nối kỹ thuật số” trực tiếp giữa não và tủy sống của Oskam.

Nhờ bỏ qua việc liên lạc giữa các bộ phận bị tổn thương, phát hiện này cho phép người đàn ông 40 tuổi có thể đứng, đi bộ và lên dốc chỉ với sự hỗ trợ của khung tập đi.

Đặc biệt hơn, một năm sau ca cấy ghép, Oskam vẫn giữ được những khả năng này và thực sự đã có dấu hiệu hồi phục ở thần kinh. Thậm chí, Oskam đã có thể đi lại bằng nạng ngay cả khi đã tắt thiết bị cấy ghép.

“Cầu nối kỹ thuật số” trực tiếp giữa não và tủy sống của Oskam đã giúp anh phần nào kiểm soát lại phần thân dưới của mình. Ảnh: EPA.

“Chúng tôi đã nắm bắt được suy nghĩ của Gert-Jan và biến những suy nghĩ này thành sự kích thích tủy sống để thiết lập lại chuyển động tự nguyện của cơ thể", Grégoire Courtine, chuyên gia về tủy sống tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ dẫn đầu nghiên cứu, cho biết tại cuộc họp báo.

Theo Jocelyne Bloch, một nhà thần kinh học tại Đại học Lausanne, người đã đặt thiết bị cấy ghép cho Oskam mô tả ca phẫu thuật như một điều viễn tưởng trở thành hiện thực.

Trong những thập kỷ gần đây, công nghệ điều trị chấn thương tủy sống đã có nhiều tiến bộ đáng kể. Năm 2016, một nhóm các nhà khoa học do tiến sĩ Courtine dẫn đầu giúp những con khỉ bị tổn thương tủy sống khôi phục khả năng điều khiển các chi bị liệt.

Theo nghiên cứu, thiết bị ghép nối giải mã các tín hiệu điều khiển cử động của não. Thông qua các điện cực, tín hiệu này sau đó được chuyển tiếp đến phía dưới vùng tổn thương để kích thích đường dẫn thần kinh và thúc đẩy cơ bắp chân.

Cũng trong năm 2016, một sinh viên năm nhất đại học có tên Ian Burkhart đã khôi phục cử động ở bàn tay và các ngón tay phải của mình. Trước đó, một tai nạn kinh hoàng khiến anh bị gãy cổ, vĩnh viễn mất cảm giác ở tay và chân.

Để giúp Burkhart khôi phục cử động, năm 2014, các bác sĩ tại đại học bang Ohio đã tiến hành thử nghiệm cấy một con chip vào não của chàng sinh viên.

Quá trình cấy ghép này giúp Burkhart có thể sử dụng công nghệ truyền suy nghĩ của mình trực tiếp đến các cơ tay và nhờ đó bỏ qua phần cột sống bị chấn thương.

Nhờ cấy ghép não, Ian Burkhart, một người đàn ông bị liệt 6 năm trời đã có thể truyền tín hiệu từ não xuống tay phải của mình. Ảnh: CBS.

Đến năm 2018, một nhóm các nhà khoa học khác, cũng do tiến sĩ Courtine đứng đầu, đã nghĩ ra cách kích thích não bằng máy phát xung điện, cho phép những người bị liệt một phần đi lại và đi xe đạp.

Năm 2022, giới y học tiếp tục ghi dấu ấn với một quy trình kích thích não tiên tiến hơn, cho phép bệnh nhân bị liệt có thể bơi, đi bộ và đạp xe chỉ trong vòng một ngày điều trị.

Bộ giải mã suy nghĩ AI

Thử nghiệm của Oskam hưởng lợi nhiều thử thành quả của những nghiên cứu trước. Trong nghiên cứu mới nhất, giao diện não và cột sống, như cách gọi của các nhà nghiên cứu, đã tận dụng bộ giải mã suy nghĩ trí tuệ nhân tạo để đọc ý nghĩ Oskam.

Bộ giải mã này sau đó sẽ phát đi dưới dạng tín hiệu điện trong não và khớp chúng với các chuyển động cơ. Toàn bộ nguyên lý của chuyển động tự nhiên, từ suy nghĩ đến ý định rồi hành động, đều được bảo tồn.

Sự bổ sung duy nhất, theo như tiến sĩ Courtine mô tả là cây cầu kỹ thuật số "đi tắt" qua các phần bị tổn thương của cột sống.

Bộ giải mã suy nghĩ trí tuệ nhân tạo sẽ đọc ý nghĩ của Oskam và phát đi dưới dạng tín hiệu điện trong não, khớp chúng với các chuyển động cơ. Ảnh: EPFL.

Theo Andrew Jackson, một nhà thần kinh học tại Đại học Newcastle, trong nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết về việc kết nối não với các thiết bị kích thích tủy sống. Tuy nhiên, đây mới là lần đầu tiên họ đạt được thành công như vậy trên con người.

Để đạt được kết quả này, đầu tiên các nhà nghiên cứu phải cấy điện cực vào hộp sọ và cột sống của Oskam. Sau đó, nhóm sử dụng một chương trình máy học để quan sát phần nào của bộ não sẽ sáng lên khi anh cố gắng di chuyển các bộ phận khác nhau trên cơ thể.

Bộ giải mã suy nghĩ sau đó sẽ khớp hoạt động của một số điện cực nhất định với những mục đích cụ thể. Ví dụ, một cấu hình sẽ sáng lên bất cứ khi nào Oskam cố gắng cử động mắt cá chân. Trong khi đó, một cấu hình khác sẽ được bật ngay khi anh cố gắng di chuyển phần hông.

Sau đó, các nhà nghiên cứu sử dụng thêm một thuật toán khác để kết nối bộ phận cấy ghép trong não với bộ phận cấy ghép ở cột sống, được thiết lập để gửi tín hiệu điện đến các bộ phận khác nhau trên cơ thể Oskam nhằm kích hoạt chuyển động.

Thuật toán có thể tính đến những thay đổi nhỏ về hướng và tốc độ của mỗi lần co cơ và thả lỏng. Các tín hiệu này liên tục được gửi sau mỗi 300 mili giây, giúp Oskam có thể nhanh chóng điều chỉnh suy nghĩ của mình.

Kết quả, ngay trong buổi điều trị đầu tiên, người đàn ông 40 tuổi đã có thể vặn cơ hông.

Theo các nhà nghiên cứu, trong vài tháng tới, họ sẽ tiếp tục tinh chỉnh giao diện não và cột sống để phù hợp hơn với các cử động cơ bản như đi và đứng.

Theo New York Times, dáng đi của Oskam hiện khá khỏe mạnh. Anh hoàn toàn có thể đi qua các bậc thang dốc tương đối dễ dàng, ngay cả sau nhiều tháng mà không cần điều trị.

Hơn nữa, sau một năm điều trị, Oskam cho biết đã bắt đầu nhận thấy những cải thiện rõ ràng trong cử động của mình mà không cần đến sự trợ giúp của giao diện não và cột sống.

Oskam cho biết đã bắt đầu nhận thấy những cải thiện rõ ràng trong cử động của mình mà không cần đến sự trợ giúp của công nghệ kết nối não và cột sống. Ảnh: People.

Giờ đây, Oskam có thể đi lại một cách hạn chế quanh nhà, lên xuống ôtô và đứng ở quán bar để uống nước. Lần đầu tiên sau 12 năm, Oskam lại có được cảm giác kiểm soát cơ thể của mình.

Bên cạnh những thành công vượt bậc, các nhà nghiên cứu thừa nhận vẫn còn những hạn chế ở công nghệ cấy ghép này.

Rào cản lớn nhất là công nghệ hiện nay vẫn chưa thể xác định chính xác những suy nghĩ phức tạp của não bộ con người. Kết nối giữa não và cột sống đã có thể giúp bệnh nhân đi bộ, tuy nhiên việc khôi phục chuyển động của phần trên cơ thể vẫn là một bài toán khó.

Ngoài ra, cấy ghép não là phương pháp điều trị xâm lấn, đòi hỏi nhiều ca phẫu thuật và hàng giờ vật lý trị liệu. Hệ thống hiện tại cũng không chữa được tất cả trường hợp bị liệt tủy sống.

Mặc dù vậy, nhóm nghiên cứu vẫn hy vọng rằng những tiến bộ mới của giới công nghệ sẽ làm cho việc điều trị dễ tiếp cận và hiệu quả hơn một cách có hệ thống.

"Đó mới là mục tiêu thực sự của chúng tôi để cung cấp công nghệ này trên toàn thế giới, cho tất cả bệnh nhân cần nó", ông Courtine nói.

Anh Tuấn