Chip cấy mắt không được phép sai: khi từng nano mét quyết định người mù nhìn lại
Chip cấy mắt dùng công nghệ retinal implant là một hệ thống vi mạch siêu nhỏ đặt vào võng mạc, phối hợp với camera ngoài và thuật toán xử lý hình ảnh để tạo ra các xung điện kích thích thần kinh, giúp người mù do bệnh lý võng mạc nhận lại tín hiệu sáng, phân biệt ký tự và đường nét trong không gian. Nó không khôi phục thị giác như mắt bình thường, nhưng mở ra khả năng đọc, viết và đi lại cho những người trước đó sống trong bóng tối hoàn toàn. Ở trung tâm công nghệ này là Tiến sĩ Trần Nhàn, người theo đuổi vi mạch cấy trên cơ thể suốt hơn một thập kỷ với quan điểm "cấy lên cơ thể người nên gần như không được phép sai". Với chip cấy vào mắt, mỗi lần sai không chỉ là lỗi kỹ thuật, mà là phá vỡ niềm hy vọng mong manh của bệnh nhân đã mù hàng chục năm. Đó là lý do câu chuyện này không thể kể như một sản phẩm công nghệ thông thường: nó là ranh giới cực mỏng giữa ánh sáng và bóng tối, đo bằng đơn vị nano mét nhưng đổi bằng cả cuộc đời một con người.
Từ giấc mơ ở Melbourne đến khoảnh khắc chữ "L" hiện lên sau 20 năm bóng tối
Hành trình của công nghệ retinal implant này bắt đầu từ năm 2008, khi một dự án võng mạc nhân tạo được tài trợ cho nhiều viện và đại học, trong đó Trần Nhàn tham gia nhóm thiết kế mạch tích hợp. Dự án quốc gia kéo dài 8 năm nhưng phải dừng vì rào cản kỹ thuật và chi phí, một cái kết dễ khiến bất kỳ nhóm nghiên cứu nào bỏ cuộc. Thay vì dừng lại, năm 2014 Nhàn cùng cộng sự rời Melbourne đến Hàng Châu, lập startup Nanochap để tiếp tục phát triển con chip sinh học dang dở. Khoảnh khắc chứng minh họ đúng hướng diễn ra tại một phòng thử nghiệm mắt ở Chiết Giang: sau phẫu thuật cấy chip ngày 19/5 và bật công tắc ngày 2/6, đến 13h50 ngày 4/6 người phụ nữ mù 20 năm bất ngờ nói "Tôi thấy một chữ L rất sáng". Đây là câu nói mà mọi nhóm retinal implant trên thế giới đều khao khát: bằng xung điện thay vì ánh sáng tự nhiên, người bệnh bắt đầu nhìn lại. Người ta có thể coi đó là kỳ tích, nhưng thực chất là kết quả của hàng trăm lần thử và sai trên bàn thí nghiệm.
Chip 3x3 mm với 320 điện cực: vì sao độ chính xác tuyệt đối là vấn đề sống còn
Con chip cấy vào mắt mà TS Trần Nhàn phát triển có kích thước tối đa 3x3 mm để lọt vào đường mổ rộng không quá 4 mm, nhỏ như một hạt vừng nhưng chứa cả một hệ sinh thái vi mạch. Trên diện tích siêu nhỏ đó, nhóm kỹ sư phải nén đủ 320 kênh kích thích độc lập, cuộn dây thu năng lượng và bộ truyền nhận dữ liệu hai chiều, vẫn đảm bảo tín hiệu xuyên qua lớp mô mắt dày khoảng 2 cm. Trước khi đạt tới cấu hình 320 điện cực kích thích thần kinh này, Nhàn từng thử với 64 rồi 256 điện cực để đánh thức những tế bào hạch võng mạc ít ỏi còn sót lại. Mỗi điện cực là một “điểm chạm” giữa vi mạch và sợi thần kinh, chỉ cần lệch vài chục micro mét hoặc xung điện sai biên độ, bệnh nhân sẽ thấy những đốm sáng vô nghĩa hoặc thậm chí đau nhức. "Chúng tôi phải thử và sai hàng trăm lần" là lời mô tả ngắn gọn nhưng sắc lạnh về yêu cầu độ chính xác: tiếp xúc sai là thất bại, còn đúng thì mở ra cả một ngôn ngữ thị giác mới.
Từ camera đến xung điện: cách não bộ học lại kỹ năng nhìn và đọc chữ
Hệ thống chip cấy mắt của Trần Nhàn không sửa chữa những tế bào thụ cảm ánh sáng đã chết, mà thiết kế một con đường tắt thông minh: camera gắn trên kính ghi lại cảnh vật phía trước, bộ xử lý chuyển hình ảnh thành các xung điện, rồi truyền không dây đến chip đặt ở đáy mắt. Tại đó, 320 điện cực kích thích trực tiếp vào những tế bào thần kinh còn sống, mượn đường dẫn truyền thị giác tự nhiên để đưa tín hiệu về não. Điều bệnh nhân nhận được không phải hình ảnh liên tục, mà là tập hợp các đốm sáng lập lòe (phosphenes) mà não phải học cách xâu chuỗi lại thành đường viền, mặt chữ hoặc vật cản. Thí nghiệm tháng 6 cho thấy sau khi nhận diện chữ "L", chỉ hai ngày sau bệnh nhân đã đọc thêm các chữ C, H, R, rồi sau hơn một tháng có thể dùng bút viết hai chữ "Trung Quốc", định vị chuột máy tính và tự bước đi men theo vạch chỉ dẫn màu trắng. Đây là minh chứng rõ ràng rằng xung điện có thể tái tạo khả năng nhìn và đọc chữ, miễn là thuật toán mã hóa hình ảnh tương thích với cách não suy luận từ những điểm sáng rời rạc.
Tương lai công nghệ retinal implant: hy vọng có kiểm soát cho người mù võng mạc
Điểm dễ gây hiểu nhầm nhất về công nghệ retinal implant là sự kỳ vọng quá mức: thiết bị không trả lại mắt bình thường, mà cung cấp một kênh tín hiệu đủ để người mù đọc chữ, né vật cản và giành lại một phần tự lập. Với những người mắc thoái hóa võng mạc sắc tố, hiện gần như không có thuốc điều trị dứt điểm, việc "thấy" được các đường nét cơ bản đã là bước ngoặt trong đời sống. Nhưng mặt khác, chính việc cấy chip vào cơ thể khiến dự án không được phép lỏng tay ở khâu độ chính xác: sai thiết kế vi mạch, sai thuật toán xung điện hay sai vật liệu đóng gói, hậu quả không còn là màn hình đen mà là tổn thương mô, nhiễm trùng hoặc mất đi phần thị giác nhân tạo hiếm hoi. Những lời kể về việc phải tự xây nhà máy, tự nghiên cứu thủy tinh, silicone siêu mỏng để bao bọc chip cho thấy cả một tầng kỹ thuật vô hình đằng sau khoảnh khắc người bệnh nhìn thấy chữ cái đầu tiên. Nếu có điều gì đáng kỳ vọng, thì đó là việc mỗi milimet tiến bộ trong công nghệ chip cấy mắt đều được kiểm chứng bằng khả năng đọc thêm một ký tự, bước thêm một bước vững vàng của người mù nhìn lại.
