Công Nghệ Giao Diện Não Máy Tái Tạo Cảm Giác Cho Tay Của Người Bị Chấn Thương Tủy Sống

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Battelle và Trung tâm Y tế Wexner của Đại học Ohio báo cáo rằng thông qua việc sử dụng Công nghệ Giao Diện Não Máy, họ đã thành công trong việc tái tạo cảm giác cho tay của một người bị chấn thương tủy sống nghiêm trọng. Phát triển này đến khi các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang làm việc trên công nghệ có khả năng tái tạo chức năng chi cho những người bị liệt do chấn thương hoặc bệnh tật. 

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell vào ngày 23 tháng 4. 

Phản Hồi Cảm Giác Nhân Tạo

Công nghệ mới này dựa trên việc sử dụng các tín hiệu thần kinh nhỏ không thể nhận biết được tăng cường thông qua phản hồi cảm giác nhân tạo, được gửi trở lại cho người dùng. Phương pháp này dẫn đến sự tăng đáng kể chức năng vận động. 

Patrick Ganzer là tác giả đầu tiên và là nhà khoa học nghiên cứu chính tại Battelle. 

“Chúng tôi đang lấy các sự kiện chạm không nhận thức được và tăng cường chúng thành nhận thức có ý thức,” Ganzer nói. “Khi chúng tôi làm điều này, chúng tôi đã thấy một số cải thiện chức năng. Đó là một khoảnh khắc tuyệt vời khi chúng tôi đầu tiên tái tạo cảm giác chạm của người tham gia.”

Người Tham Gia

Người tham gia là một người đàn ông 28 tuổi đã bị tai nạn lái xe vào năm 2010, dẫn đến chấn thương tủy sống nghiêm trọng. Người tham gia, tên là Ian Burkhart, đã tham gia vào một dự án có tên là NeuroLife từ năm 2014 để tái tạo chức năng cho cánh tay phải của mình. 

Thiết bị mới được phát triển sử dụng một hệ thống điện cực được đặt trên da và một con chip máy tính nhỏ được cấy vào vỏ não vận động. Có các dây dẫn tín hiệu vận động từ não đến cơ, cho phép vượt qua chấn thương tủy sống. Với thiết bị này, Burkhart có thể kiểm soát cánh tay và thực hiện các hành động như nâng một cốc cà phê, quét thẻ tín dụng và chơi trò chơi video yêu cầu sử dụng tay và cánh tay. 

“Cho đến nay, đôi khi Ian cảm thấy tay của mình như một vật thể lạ do thiếu phản hồi cảm giác,” Ganzer nói. “Anh ấy cũng gặp khó khăn trong việc kiểm soát tay của mình trừ khi anh ấy đang xem các chuyển động của mình chặt chẽ. Điều này đòi hỏi sự tập trung cao độ và khiến cho các nhiệm vụ đa nhiệm đơn giản như uống soda trong khi xem TV gần như không thể.”

Mỗi khi các nhà nghiên cứu kích thích da của anh ấy, không có cảm giác, nhưng vẫn có tín hiệu thần kinh trong não của anh ấy. Vấn đề là tín hiệu thần kinh quá nhỏ nên không thể nhận biết được. Các nhà nghiên cứu đã có thể tăng cường tín hiệu để não có thể phản ứng. 

Thông qua việc sử dụng phản hồi haptic, các tín hiệu chạm không nhận thức được đã được gửi trở lại Burkhart một cách nhân tạo, cho phép anh ấy nhận thức được chúng. 

Với phương pháp mới, Burkhart có thể phát hiện các vật thể chỉ thông qua cảm giác chạm. Một bước đột phá khác là hệ thống này là hệ thống Giao Diện Não Máy đầu tiên cho phép tái tạo vận động và cảm giác cùng một lúc, cung cấp một cảm giác kiểm soát lớn hơn. Cuối cùng, phương pháp này cho phép hệ thống Giao Diện Não Máy cảm nhận được áp lực chính xác để xử lý một vật thể. 

Đội ngũ các nhà nghiên cứu muốn tạo ra một hệ thống Giao Diện Não Máy có thể được sử dụng tại nhà. Hiện đang được phát triển một áo choàng thế hệ tiếp theo, chứa điện cực và cảm biến có thể được đeo và tháo ra. Họ cũng đang làm việc trên một hệ thống có thể được điều khiển bằng máy tính bảng thay vì máy tính. 

“Thật tuyệt vời khi thấy các khả năng của thông tin cảm giác đến từ một thiết bị ban đầu được tạo ra chỉ để cho phép tôi kiểm soát tay của mình theo một hướng,” Burkhart nói.