RAPIDO là gì và vì sao đây là cột mốc của giao tiếp não-máy?
Điều khiển từ xa não là khả năng gửi lệnh từ một hệ thống máy tính đến thiết bị cấy ghép trong não để cung cấp thuốc và điều khiển hoạt động nơ-ron theo thời gian thực thông qua công nghệ không dây Internet, mở ra một hình thức giao tiếp não-máy xuyên biên giới mới. Nhóm khoa học Hàn Quốc tại KAIST và Đại học Yonsei đã phát triển RAPIDO, một thiết bị cấy ghép não điều khiển nhỏ gọn tích hợp cung cấp thuốc, kích thích ánh sáng, liên lạc không dây và điều khiển từ xa. Trong thí nghiệm, họ gửi lệnh từ Chicago tới chuột mang thiết bị ở Daejeon, cách 10.596 km, với độ trễ trung bình chỉ khoảng 109 mili giây. Nói cách khác, não của một con chuột ở châu Á đã “trả lời” lệnh từ Mỹ gần như tức thời – đó là bước nhảy mang tính lịch sử cho công nghệ não-máy.
Cơ chế kỹ thuật: từ Internet đến nơ-ron chỉ trong 109 mili giây
Thành tựu của RAPIDO không chỉ nằm ở khoảng cách, mà ở cách nó biến hạ tầng Internet thành kênh giao tiếp não-máy. Để vượt giới hạn vật lý, nhóm nghiên cứu kết nối thiết bị cấy ghép não với mạng Internet, cho phép gửi lệnh từ bất kỳ nơi nào trên thế giới đến một máy tính trong phòng thí nghiệm, rồi từ đó phát tín hiệu không dây tới thiết bị trên não chuột theo thời gian thực. Hệ thống phản hồi với độ trễ trung bình khoảng 109 mili giây khi hai điểm cách nhau 10.596 km. Về phần phần cứng, RAPIDO chứa hệ thống vi lưu chất để đưa thuốc chính xác vào vùng não mục tiêu cùng diode phát sáng LED siêu nhỏ để điều khiển nơ-ron bằng ánh sáng quang di truyền. Hai chức năng này có thể lập trình sẵn, điều khiển độc lập hoặc kích hoạt kết hợp từ xa, biến RAPIDO thành một nền tảng cấy ghép não điều khiển linh hoạt chứ không chỉ là một bơm thuốc đơn giản.
Thí nghiệm trên chuột: kiểm soát hành vi và nghiện thông qua ánh sáng và thuốc
Thí nghiệm với chuột cho thấy điều khiển từ xa não không còn là khái niệm khoa học viễn tưởng. Thiết bị RAPIDO, nhỏ như một viên đường, được gắn lên chuột tự do di chuyển, giúp giảm tối đa ảnh hưởng của sự hiện diện con người lên hành vi thí nghiệm. Trong một loạt thí nghiệm, RAPIDO phân phối các liều cocaine khác nhau trực tiếp vào nhân accumbens – vùng não liên quan đến hệ thưởng – và ghi nhận mức vận động của chuột thay đổi tương ứng với từng liều, hiệu ứng vẫn lặp lại ở tuần thứ 2, 3 và 4 sau cấy ghép. Ở thí nghiệm khác, nhóm dùng quang di truyền: một nhóm chuột được tiêm cocaine vào bụng, nhóm kia kích hoạt đường truyền tín hiệu RhoA bằng ánh sáng từ RAPIDO trong não. Kết quả, chuột chỉ tiêm cocaine phát triển sở thích rõ rệt với khu vực liên quan đến thuốc, trong khi nhóm được kích hoạt bằng ánh sáng không hình thành mức ưa thích tương tự. Dù đây chưa phải là “chữa nghiện”, nó chứng minh rằng cấy ghép não điều khiển có thể can thiệp có mục tiêu vào mối liên hệ giữa hoạt động nơ-ron và hành vi.
Từ phòng thí nghiệm đến bệnh nhân: hứa hẹn và giới hạn của công nghệ não-máy mới
Điểm táo bạo nhất của RAPIDO là nó đặt nền móng cho một hệ sinh thái công nghệ não-máy, nơi não có thể giao tiếp với máy móc và hệ thống điều khiển từ bất kỳ nơi nào. Công nghệ này có tiềm năng cách mạng hóa nghiên cứu về các rối loạn chức năng và hành vi của não như nghiện, trầm cảm và bệnh thoái hóa thần kinh. Về lâu dài, RAPIDO có thể mở đường cho thiết bị cấy ghép thông minh kết hợp cảm biến trạng thái não với trí tuệ nhân tạo để cung cấp thuốc hoặc kích thích thần kinh đúng thời điểm cần thiết. Tuy nhiên, chính nhóm nghiên cứu cũng khẳng định RAPIDO hiện chỉ nên xem như nền tảng nghiên cứu hỗ trợ phát triển và đánh giá các điều trị thần kinh tương lai, chứ chưa phải thiết bị y tế sẵn sàng cho người. Thách thức lớn nhất nếu muốn đưa công nghệ này vào người là phải chứng minh độ an toàn, độ tin cậy dài hạn, khả năng tương thích sinh học, cơ chế bảo vệ trong tình huống lỗi cũng như vượt qua quy trình phê duyệt nghiêm ngặt.
Tương lai giao tiếp não-máy: điều khiển từ xa não là cơ hội hay rủi ro?
RAPIDO cho thấy một thực tế mới: điều khiển từ xa não qua Internet là khả thi về mặt kỹ thuật, và độ trễ 109 mili giây là mức chấp nhận được cho nhiều ứng dụng lâm sàng hoặc nghiên cứu. Trong tương lai, nhóm của Jae-Woong Jeong muốn xây dựng nền tảng tự động để nhiều viện nghiên cứu cùng điều khiển thiết bị cấy ghép từ xa, thậm chí phối hợp xuyên quốc gia trên cùng một thí nghiệm. Nếu tiến triển thuận lợi, chúng ta có thể hình dung kịch bản bác sĩ thần kinh ở một thành phố điều chỉnh thiết bị cấy ghép trong não bệnh nhân ở nơi khác để kiểm soát cơn co giật, đau mạn tính hoặc cơn trầm cảm. Nhưng cùng lúc đó, xã hội phải đặt ra câu hỏi về an ninh mạng, quyền riêng tư thần kinh và nguy cơ lạm dụng điều khiển từ xa não. Công nghệ giao tiếp não-máy không chỉ là bước tiến kỹ thuật; nó là phép thử cho cách chúng ta định nghĩa tự do ý chí và quyền kiểm soát chính não bộ mình.
