Mắt sinh học đem cơ hội ánh sáng cho hàng trăm triệu người mù

16 năm tìm lại ánh sáng

Cuộc sống của Bernardeta Gómez (42 tuổi) luôn chìm trong bóng tối suốt 16 năm qua do mất thị giác vì bệnh lý thị thần kinh. Tháng hai vừa qua, bà có thể lấy lại thị giác thông qua mắt sinh học – một sản phẩm do bác sĩ chuyên khoa thần kinh Eduardo Fernandez phát triển. Hệ thống mắt sinh học mới của phòng thí nghiệm thuộc Đại học Miguel Hernandez (Tây Ban Nha) bao gồm một cặp kính được gắn camera kết nối máy tính.

Máy tính sẽ mã hóa dữ liệu từ những hình ảnh do camera ghi lại thành tín hiệu điện tử. Sau đó, những tín hiệu này sẽ được truyền qua hệ thống cáp tới một cổng gắn phía sau hộp sọ của bà Bernardeta. Cổng này kết nối với một bộ phận cấy 100 điện cực trong vỏ não thị giác của bệnh nhân.

Quá trình này cần thực hiện trong vòng 6 tháng để bác sĩ Fernandez kiểm chứng về hiệu quả của mắt sinh học với bệnh nhân. Trong 6 tháng thử nghiệm, bà Bernardeta phải đến phòng thí nghiệm 4 lần/ tuần, sử dụng hệ thống để nhìn mọi thứ xung quanh. Mặc dù những gì bà “nhìn thấy” trong trí não chỉ là những chấm sáng, song vẫn đủ để cho phép bà nhận diện chữ cái, ánh sáng và hình dáng người. “Bà ấy thậm chí còn chơi được phiên bản trò chơi điện tử Pac-Man đơn giản”, tạp chí khoa học MIT Tech cho hay.

Bác sĩ Fernandez cho biết sau khi kiểm tra khả năng tương tác của mắt sinh học với bệnh nhân, ông sẽ nghiên cứu các bước tiếp theo. Một trong các bước là tìm cách ngăn không cho cơ thể người đào thải bộ phận cấy. Ông dự định sẽ thử nghiệm toàn bộ hệ thống trên nhiều người hơn. “Bernardeta là bệnh nhân đầu tiên của chúng tôi, nhưng trong một vài năm tới, chúng tôi sẽ cài thêm các bộ cấy cho ít nhất 5 bệnh nhân khiếm thị khác. Chúng tôi đã có những thí nghiệm tương tự trên động vật, nhưng khỉ hay mèo không thể nói được chúng đang nhìn thấy cái gì”, bác sĩ Fernandez giải thích.

Phiên bản con ngươi nhân tạo

Ông Fernandez không phải là nhà nghiên cứu duy nhất phát triển mắt sinh học để khôi phục thị giác cho người mù. Hồi tháng 7/2019, ông Alex Shortt, bác sĩ phẫu thuật tại Bệnh viện Mắt Optegra (Anh), cho biết ông đang nghiên cứu chế tạo mắt sinh học cấy ghép thẳng vào mắt người. Ông nói: “Điều này yêu cầu bạn phải có một con mắt hoạt động thực sự, hệ thống dây thần kinh thị giác thực sự”. Mới đây, các nhà khoa học Hong Kong (Trung Quốc) và Mỹ đã chế tạo ra một thiết bị có tên gọi EC-EYE – viết tắt của cụm từ ‘ElectroChemical EYE’ (mắt điện tử).

Đây là một sản phẩm kết hợp giữa công nghệ hiện đại và cấu trúc nguyên bản mắt của con người. Hình dạng của thiết bị này giống như nhãn cầu nhân tạo rộng 2,5 cm. Nhãn cầu nhân tạo tạo ra hình ảnh bằng cách chuyển hóa ánh sáng qua nhiều cảm biến vô cùng nhỏ có vai trò là tế bào cảm quang. Chúng được xếp trên một màng oxit nhôm cứng như kim cương và vonfram tạo hình thành một nửa hình cầu - mô phỏng võng mạc của con người. Bên trong nhãn cầu là vô số các đường dây mỏng, linh hoạt làm từ một kim loại lỏng bọc trong sợi cao su mềm giúp truyền tín hiệu đến các mạch bên ngoài để xử lý hình ảnh. Những sợi này đóng vai trò tương tự các sợi thần kinh. Nguyên lí để đưa thiết kế mắt sinh học trông giống người là do võng mạc hình vòm của người giúp giảm sự lan truyền ánh sáng đi qua lớp kính, làm sắc nét tiêu cự.

“Mắt sinh học của chúng tôi có kích thước tương đương với mắt người - đường kính trên 2cm. Nó có thể được sử dụng để tạo hình ảnh giúp người mù hoặc người khiếm thị một phần nhận diện”, tác giả nghiên cứu - Giáo sư Zhiyong Fan làm việc tại Đại học Khoa học và Kỹ thuật Hong Kong - cho hay.

Theo Giáo sư Fan, thiết kế đặc biệt này có tiềm năng tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao và sắc nét hơn mắt người bởi mật độ của những phần cảm biến nano dày đặc gấp 10 lần tế bào cảm quang ở mắt người thật. Tuy nhiên, đó chỉ là trên lý thuyết khoa học. Với mô hình hiện tại, các dây nano được nối với nhau thành các nhóm gồm 3 hoặc 4 dây, nhãn cầu có độ phân giải kém hơn nhiều so với mắt thật. Thiết bị này chỉ hiện rõ chữ cái còn hình ảnh phức tạp hơn thì chưa sắc nét.

Để mắt nhân tạo đạt được độ phân giải cao như mắt thật, thiết bị sẽ cần hệ thống hàng triệu dây thần kinh siêu nhỏ nối với võng mạc. Họ đang lên kế hoạch thử nghiệm con mắt này trên động vật và thử nghiệm lâm sàng. Ông Fan cho biết nếu như nghiên cứu và thử nghiệm diễn ra đúng như kế hoạch, chỉ trong 5 năm tới, công nghệ này sẽ được áp dụng vào thực tiễn, giúp cho 285 triệu người mù hoặc khiếm thị một phần trên thế giới có cơ hội nhìn thấy ánh sáng.

Bên cạnh hỗ trợ lấy lại thị giác cho người mù, trong tương lai gần, thiết bị này có thể ứng dụng trong robot. “Đối với ứng dụng trên robot, thiết bị này càng có tiềm năng hơn. Chúng tôi sẽ dành thêm vài năm nữa để cải thiện tốc độ phản ứng và sự ổn định của mắt sinh học. Sau đó, chúng tôi sẽ cài đặt cho người máy”, Giáo sư Fan chia sẻ.

Tuy nhiên, ông cũng lo ngại với sự phát triển nhanh chóng của trí tuệ nhân tạo, việc kết hợp các thiết kế điện tử và cơ khí phức tạp có thể dẫn tới hình thành những siêu người máy mang sức mạnh không thể tưởng tượng được.