Thiết bị giả thần kinh giúp người mất cảm giác trở lại bình thường
Chứng mất cảm giác đã tác động sâu sắc tới hàng triệu người trên thế giới vất vả xoay Xở trong đời sống thường nhật của họ. Nhìn, nghe, va chạm, ngửi và nếm đều bị ảnh hưởng, làm giảm trải nghiệm của họ với thế giới. Tuy nhiên giờ đây nhờ có công nghệ giả thần kinh mà chúng ta có thể khai thác trở lại các chức năng thần kinh và bộ não, đồng thời có thể khôi phục lại những kết nối đã mất này.
Những thiết bị giả thần kinh (hoặc cách gọi khác là các thiết bị cấy ghép) đã góp phần phục hồi chức năng cảm giác bị tác động bởi chấn thương hoặc bệnh tật. Các ốc tai điện tử sử dụng những điện cực để kích thích dây thần kinh thính giác của người điếc để lần đầu tiên họ có thể nghe được.
Võng mạc nhân tạo phục hồi thị lực, chi giả và da điện tử có thể kích thích khả năng đụng chạm, và những thiết bị cấy ghép cho cảm giác nếm và ngửi mùi cũng đang được phát triển. Đặc biệt, phương pháp giả thần kinh được công nhận hiệu quả nhất vẫn là cấy ốc tai.
Từ thập niên 1970, nhà thiết kế Adam Kissiah của NASA đã có những kế hoạch phát triển thiết bị hiện đại. Bộ phận số hóa âm thanh kỹ thuật số cấy ghép nhận được từ một microphone bên ngoài, bằng cách sử dụng một bộ xử lý nói cho âm thanh nói, và chuyển nó qua tần số vô tuyến đến một mảng điện cực được nhúng trong ốc tai của tai trong.
Người lớn và trẻ em bị điếc và khiếm thính nặng sẽ ổn nhờ những thiết bị cấy ghép này. Cho đến nay đã có hơn 730.000 bệnh nhân khiếm thính được cấy ghép ốc tai. Nhưng chất lượng âm thanh bị chê là “thô”, vì vậy mà các nhà nghiên cứu ở London đã phân tích và cải thiện tín hiệu nhằm sáng tạo một phiên bản ốc tai mà họ nói nó giống từ 90% đến 100% so với âm thanh gốc.
Tiếng ồn lớn và chứng nhiễm trùng cũng có thể làm suy giảm thính lực do bị thủng màng nhĩ. Kỹ thuật ghép thường được áp dụng nhằm sửa chữa những lỗ thủng trong lớp màng này. Và giờ đây các nhà khoa học ở Harvard đã chế ra một thiết bị cấy ghép polymer in 3D nhằm bắt chước màng nhĩ tự nhiên và giúp cơ thể tự tái tạo tế bào của chính mình, nó tự sửa chữa hiệu quả hơn.
Hiệu quả trong việc phục hồi thị lực là một câu chuyện khác. Khoảng 1 triệu người tại Mỹ bị mù (khiếm thị) và chưa có cách chữa trị. Song những người bị ảnh hưởng bởi một căn bệnh mắt hiếm gặp gọi là viêm võng mạc sắc tố có thể nhận một võng mạc nhân tạo mà nhờ đó đã giúp bệnh nhân nhìn thấy các đồ vật, môi trường quanh họ, hay những văn bản in lớn.
Tương tự như vậy, một tổ chức nghiên cứu quốc tế đã sáng tạo ra một mảng vi điện cực hình tròn và cấy thẳng vào vỏ não thị giác. Thông qua mắt, nó sẽ cho phép người khiếm thị nhìn thấy các tia sáng, hoặc nhận diện các chữ cái riêng rẽ. Dù chưa hoàn hảo lắm song nó là bước đầu tiên để phục hồi thị lực. Hành vi đụng chạm thì ít nghiêm trọng hơn mặc dù nó không được quản lý bởi một cơ quan nội tạng Duy nhất.
Những người bị cụt và mất tứ chi trong các vụ tai nạn giờ đây có thể được lắp chi giả để giúp họ cầm nắm và cảm nhận đồ vật thực sự. Có một hệ thống được gọi là “Cánh tay Luke” chính xác là một mô-đun (vai, cẳng tay hoặc bàn tay) cung cấp những rung động khi chạm cũng như những điều chỉnh động cơ tốt để người đeo nó có thể nâng / nhấc cũng như thao tác nhiều loại đồ vật khác nhau.
Một thiết bị bàn tay máy mềm mại giá rẻ khác dùng các cảm biến cơ gắn lên chi những cảm biến áp lực trên mỗi đầu ngón tay, từ đây giúp người sử dụng có thể cảm nhận khi các ngón tay cọ xát vào đồ vật. Năm 2020, các nhà nghiên cứu ở Singapore đã phát triển ra một loại da điện tử có trang bị nhiều cảm biến nhỏ (mỗi 1cm2 có 100 cảm biến như thế) mà họ hy vọng rằng nó sẽ cho phép người dùng bộ phận giả có thể cảm nhận kết cấu, nhiệt độ và cảm giác đau.
Hai cảm giác cuối cùng là ngửi mùi (khứu giác) và nếm (vị giác) cũng được phân tích kỹ nhằm tìm hiểu xem liệu cấy ghép giả thần kinh có làm nên công trạng. Theo đó các nhà nghiên cứu của Trường y Harvard đang nghiên cứu về khứu giác của não bộ và nhận thấy tiềm năng của cấy ghép ốc tai cho mũi có thể giúp phục hồi 50% cảm nhận về mùi cho những người tuổi 65 hoặc già hơn. Nghiên cứu ban đầu cho thấy mô phỏng điện tử bên trong khoang mũi sẽ cho phép 3 trong số 5 bệnh nhân ngửi được các mùi khác nhau. Những người cao tuổi cũng cảm thấy vị giác của họ mờ dần vốn được liên kết với mùi thông qua mô khứu giác ở mũi.
Các nhà khoa học máy tính ở Singapore nghĩ rằng một trình mô phỏng cho phép các game thủ và người dùng thực tế ảo (VR) có thể “nếm” các loại thực phẩm kỹ thuật số, và đây có thể là câu trả lời. Bốn thành phần vị gồm chua, ngọt, mặn và đắng đã được tạo ra bằng cách dùng một điện cực bạc gắn lên lưỡi.
Nhóm nghiên cứu cho rằng mô phỏng nhiệt và điện của lưỡi có thể giúp những bệnh nhân ung thư cải thiện hoặc lấy lại vị giác (đã bị mất trong thời gian hóa trị). Họ cũng coi đây là một cách để người tiêu dùng “nếm” thức ăn trên ti vi hoặc qua mạng; hay giúp người bị tiểu đường tìm lại hương vị ngọt ngào mà không sợ tăng lượng đường trong máu.