Viễn cảnh ma trận trong tương lai

Loạt phim bom tấn Ma trận cách đây hơn 10 năm vẽ ra một viễn cảnh: Trong tương lai, con người bị kết nối vào một mạng lưới khổng lồ thông qua ổ cắm ở sau đầu, từ đó cỗ máy truyền và nạp dữ liệu vào đầu họ.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã tiết lộ một dạng cáp mới có kích thước hẹp hơn bề ngang của sợi tóc người, đưa nhân loại đến gần viễn cảnh như trên, nhưng theo hướng tích cực. Các chuyên gia cho biết hệ thống trên có thể chuyển những tín hiệu quang học và thuốc một cách trực tiếp vào não, đồng thời hiển thị những số liệu điện tử để duy trì sự quan sát liên tục về ảnh hưởng của quá trình nhập dữ liệu hoặc dược phẩm.

“Chúng tôi xây dựng các giao diện thần kinh sẽ tương tác với các tế bào theo cách thức tự nhiên hơn so với những thiết bị đã dùng trước đây”, theo trợ lý Giáo sư Polina Anikeeva của MIT.

Sự phức tạp không thể nào so sánh được của não bộ luôn là thách thức khó vượt qua khi giới chuyên gia muốn nghiên cứu cơ chế hoạt động của nó. Không chỉ vì kết cấu quá tinh vi và mỏng manh của các kết nối thần kinh, mà còn do vô vàn phương pháp truyền tín hiệu được bộ não thường xuyên triển khai đồng loạt.

Một cảnh trong phim Ma trận - (Ảnh: Publicity Picture)

Trước đây, các cuộc nghiên cứu chỉ được thiết kế để ghi nhận một dạng tín hiệu truyền tin duy nhất, gây giới hạn thông tin có thể chiết xuất từ bộ não. Trong khi đó, các thiết bị thường dùng để ghi nhận tín hiệu thần kinh được làm từ kim loại, chất bán dẫn và thủy tinh, có thể gây tổn hại các tế bào xung quanh trong quá trình di chuyển. “Đó là vấn đề lớn trong lĩnh vực dây thần kinh nhân tạo”, theo trợ lý Giáo sư Anikeeva. Ông thêm rằng các vật liệu cũ quá cứng và bén.

Mọi chuyện đã thay đổi khi các chuyên gia MIT tìm được hướng tiếp cận mới. Bằng cách chế tạo những sợi cáp phức tạp với bề ngang nhỏ hơn sợi tóc, họ tạo ra một hệ thống có thể truyền tải các tín hiệu quang học và những thành phần thuốc đặc trị trực tiếp vào não.

Công nghệ này đã được mô tả trên chuyên san Nature Biotechnology. Sợi cáp mới được làm từ dạng polymer mang nhiều đặc điểm tương tự tế bào thần kinh, theo chuyên gia Anikeeva, cho phép chúng duy trì trong cơ thể suốt thời gian dài mà không làm tổn hại những tế bào mỏng manh xung quanh chúng.

Để làm được điều này, nhóm của chuyên gia Anikeeva tận dụng công nghệ sản xuất sợi cáp tân tiến do Giáo sư MIT Yoel Fink phát minh, nhằm phục vụ cho các nghiên cứu về lượng tử ánh sáng và các ứng dụng khác. Kết quả chính là các sợi polymer “mềm mại, dẻo dai và giống dây thần kinh hơn”.

Trước phát minh mới, Giáo sư John Rogers của Đại học Illinois tại Urbana-Champaign (không tham gia cuộc nghiên cứu) đã đánh giá cao báo cáo của MIT, hoan nghênh sự xuất hiện của các sợi thần kinh nhân tạo đa chức năng. Chúng có thể được cắm vào não để truyền kích thích cũng như ghi nhận các hành vi thần kinh thông qua các phương tiện như điện tử, quang học và dịch lỏng.

Theo đánh giá, các chuyên gia MIT nhờ vào công nghệ mới có thể kết hợp nhiều kênh truyền tin vào một sợi cáp duy nhất, với bề ngang mỏng hơn gấp 200 lần so với trước đây. Điều này cho phép họ có thể vẽ bản đồ chính xác hoạt động của dây thần kinh để đo lường phản ứng từ nhiều khu vực khác nhau của não hoặc từ tủy sống, từ đó tiến tới điều trị hiệu quả các rối loạn thần kinh, chẳng hạn như chứng Parkinson.