Cấy Ghép Não Và Cột Sống: Một Người Bị Liệt Đã Có Thể Đi Lại Tự Nhiên

 

Năm 2011, Gert-Jan Oskam đang sống ở Trung Quốc thì bị tai nạn xe máy, khiến ông bị liệt từ phần hông trở xuống. Giờ đây, với sự kết hợp của các máy móc thiết bị hiện đại, các khoa học gia đã giúp ông kiểm soát lại phần thân dưới của mình, theo trang NYTimes đưa tin vào cuối tháng 5 năm 2023.

 

Trong một cuộc họp báo, Oskam nói: “Trong 12 năm, tôi đã cố gắng lấy lại đôi chân của mình. Bây giờ tôi đã học được cách đi lại bình thường, tự nhiên.”

 

Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature hôm Thứ Tư, 24 tháng 5, các nhà nghiên cứu Thụy Sĩ mô tả rằng bộ phận cấy ghép cung cấp một “cầu nối kỹ thuật số” giữa não và tủy sống của Oskam, bỏ qua các phần bị thương tổn. Điều này cho phép Oskam, 40 tuổi, đứng, đi bộ và lên dốc chỉ với sự hỗ trợ của khung tập đi. Hơn một năm sau khi cấy ghép, ông vẫn giữ được những khả năng này và đã có dấu hiệu hồi phục thần kinh thực sự, có thể đi lại bằng nạng ngay cả khi đã tắt thiết bị cấy ghép.

 

Grégoire Courtine, một chuyên gia về tủy sống tại Viện Federal Institute of Technology, Lausanne, Thụy Sĩ, người đã giúp dẫn đầu cuộc nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đã nắm bắt được suy nghĩ của Gert-Jan và biến những chúng thành sự kích thích tủy sống để tái thiết lập lại chuyển động tự nguyện.”

 

Jocelyne Bloch, một nhà thần kinh học tại Trường Lausanne, người đã đặt thiết bị cấy ghép cho Oskam, nói thêm rằng: “Ban đầu, tôi thấy nó khá là khoa học viễn tưởng, nhưng giờ thì nó đã trở thành sự thật.”

 

Đã có một số tiến bộ trong công nghệ điều trị chấn thương tủy sống trong những thập niên gần đây. Vào năm 2016, một nhóm các khoa học gia do Tiến sĩ Courtine dẫn đầu đã có thể khôi phục khả năng đi lại ở những con khỉ bị liệt; và một nhóm khác đã giúp một người đàn ông lấy lại quyền kiểm soát bàn tay bị liệt của mình. Vào năm 2018, một nhóm các khoa học gia khác, cũng do Tiến sĩ Courtine dẫn 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 ngoái, các quy trình kích thích não tân tiến hơn đã cho phép các đối tượng bị liệt có thể bơi, đi bộ và đạp xe chỉ trong vòng một ngày điều trị.

 

Oskam đã trải qua các thủ thuật kích thích trong những năm trước và thậm chí đã lấy lại được một số khả năng đi lại, nhưng cuối cùng tình trạng của ông vẫn khựng lại. Trong cuộc họp báo, ông nói rằng những công nghệ kích thích này khiến ông cảm thấy có một khoảng cách xa lạ giữa tâm trí và cơ thể, khiến cho sự vận động có chút gì đó lạ lẫm.

 

Giao diện mới đã thay đổi điều này, Oskam giải thích: “Trước đây thì sự kích thích trước đây kiểm soát tôi, còn bây giờ tôi kiểm soát nó.”

 

Trong nghiên cứu giao diện não-cột sống, các nhà nghiên cứu đã tận dụng bộ giải mã suy nghĩ trí tuệ nhân tạo (AI) để đọc các ý định của Oskam – có thể được phát hiện dưới dạng tín hiệu điện trong não – và làm cho chúng khớp với các chuyển động của cơ. Như vậy, căn nguyên của chuyển động tự nhiên, từ suy nghĩ đến ý định đến hành động, được bảo toàn. Sự bổ sung duy nhất, như Courtine đã mô tả, là cây cầu kỹ thuật số bắc qua các phần bị thương của cột sống.

 

Andrew Jackson, một nhà thần kinh học tại Trường Newcastle, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết: “Thành tựu này đặt ra những câu hỏi thú vị về quyền tự chủ và nguồn gốc của mệnh lệnh. Họ đang tiếp tục làm mờ đi ranh giới triết học giữa đâu là bộ não và đâu là công nghệ.”

 

Jackson nói thêm rằng các khoa học gia trong lĩnh vực này đã đưa ra giả thuyết về việc kết nối não với các thiết bị kích thích tủy sống trong nhiều thập niên, nhưng đây là lần đầu tiên họ đạt được thành công như vậy ở một bệnh nhân là con người. Ông nhận xét: “Nói thì dễ, làm thì khó hơn nhiều.”

 

Để đạt được kết quả này, đầu tiên các nhà nghiên cứu đã cấy các điện cực vào hộp sọ và cột sống của Oskam. Sau đó, họ sử dụng một chương trình máy học (machine-learning) để quan sát phần nào của não sáng lên khi ông cố gắng di chuyển các bộ phận khác nhau trên cơ thể. Bộ giải mã suy nghĩ này có thể khớp hoạt động của một số điện cực nhất định với những mục đích cụ thể. Thí dụ, một phần cụ thể sẽ sáng lên bất cứ khi nào Oskam cố gắng cử động mắt cá chân, một phần khác sáng lên khi ông cố gắng di chuyển hông.

 

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một thuật toán khác để kết nối phần cấy ghép não với phần cấy ghép cột sống, được thiết lập để gửi tín hiệu điện đến các bộ phận khác nhau trên cơ thể, 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. Và vì các tín hiệu giữa não và cột sống được gửi đi sau mỗi 300 mili giây, Oskam có thể nhanh chóng điều chỉnh ý nghĩ của mình dựa trên những gì có hiệu quả và những gì không. Trong buổi điều trị đầu tiên, ông đã có thể vặn cơ hông.

 

Trong vài tháng tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã tinh chỉnh giao diện não-cột sống để phù hợp hơn với các hành động cơ bản như đi và đứng. Oskam đã có được dáng đi trông khỏe mạnh, bình thường, và có thể bước trên các bậc thang và dốc tương đối dễ dàng, ngay cả sau nhiều tháng không cần điều trị. Sau một năm điều trị, ông bắt đầu nhận thấy những cải thiện rõ ràng trong cử động của mình mà không cần sự trợ giúp của giao diện não-cột sống. Các nhà nghiên cứu đã ghi lại những cải tiến này trong các bài kiểm tra khả năng chịu trọng lượng, giữ thăng bằng và đi bộ.

 

Giờ đây, ông Oskam có thể đi lại một cách hạn chế quanh nhà, lên xuống xe hơi và đứng ở quầy bar để uống nước. Ông nói rằng, đây là lần đầu tiên sau suốt ngần ấy năm ông cảm thấy mình tự chủ được bản thân.

 

Các nhà nghiên cứu cũng thừa nhận công trình của họ vẫn còn những hạn chế. Rất khó phân biệt những ý định tinh tế trong não, và dù giao diện não-cột sống hiện tại phù hợp với việc đi bộ, nhưng có lẽ hiệu quả đối với việc khôi phục chuyển động của phần trên cơ thể sẽ không tốt giống như vậy. Việc điều trị cũng xâm lấn, đòi hỏi nhiều ca phẫu thuật và hàng giờ vật lý trị liệu. Hệ thống hiện tại không chữa được mọi trường hợp liệt tủy sống.

 

Nhưng nhóm nghiên cứu hy vọng rằng những tiến bộ trong tương lai sẽ làm cho việc điều trị dễ tiếp cận hơn và hiệu quả hơn. Tiến sĩ Courtine nói: “Mục tiêu thực sự của chúng tôi là có thể cung cấp công nghệ này trên toàn thế giới, cho tất cả những bệnh nhân cần nó.”