Chip cấy não phục hồi thị giác: Bước ngoặt trong y học nhãn khoa

Thành tựu này không chỉ là bước tiến của phẫu thuật cấy ghép, mà còn là minh chứng cho khả năng hòa nhịp giữa não bộ và vi xử lý nhân tạo, đưa trí tuệ nhân tạo tiến gần hơn đến cảm quan con người.

Hệ thống cấy ghép PRIMA cùng kính thông minh giúp người mất thị lực vĩnh viễn có thể đọc được trở lại. Ảnh: Science Corporation

Chip quang điện tái tạo thị giác: Mang ánh sáng trở lại qua mạch silicon

Được phát triển như một hệ thống thần kinh mô phỏng cơ chế cảm nhận ánh sáng tự nhiên của võng mạc, PRIMA là chip quang điện đầu tiên có khả năng khôi phục thị giác cho người mất thị lực do thoái hóa võng mạc. Thiết bị vận hành như một võng mạc nhân tạo điều khiển bằng ánh sáng, chuyển đổi hình ảnh thành tín hiệu điện gửi trực tiếp đến não bộ.

Cấu trúc của PRIMA gồm hai phần: chip silicon siêu mỏng (2 × 2 mm, dày chỉ bằng sợi tóc người) được cấy phía sau đáy mắt bị tổn thương cùng kính AR chuyên dụng tích hợp camera và bộ xử lý hình ảnh. Khi người dùng đeo kính, camera sẽ ghi lại khung cảnh trước mắt và chuyển hình ảnh thành tia hồng ngoại 880 nm (loại ánh sáng mà mắt người không thể cảm nhận) rồi chiếu trực tiếp lên chip.

Các điểm ảnh quang điện (photovoltaic pixels) hấp thụ luồng sáng, phát xung điện kích thích tế bào thần kinh thị giác còn hoạt động, tái tạo đường truyền tín hiệu từ mắt đến não tương tự như cơ chế thị giác tự nhiên.

Kính PRIMA chiếu tia hồng ngoại lên chip cấy trong mắt khôi phục khả năng nhìn ở vùng võng mạc bị thoái hóa trung tâm. Ảnh: Science Corporation

Nhờ vận hành hoàn toàn bằng năng lượng ánh sáng, PRIMA không cần dây nối hay nguồn điện ngoài, giảm thiểu rủi ro hư hại và phản ứng đào thải của cơ thể. Trong các thử nghiệm lâm sàng kéo dài 12 tháng tại 17 bệnh viện châu Âu, 32 bệnh nhân từ 70-85 tuổi được cấy ghép thiết bị.

Kết quả cho thấy hơn 80% người tham gia phục hồi được thị lực trung tâm ở mức có thể đọc chữ và nhận diện vật thể, trong khi thị giác ngoại vi vẫn được bảo toàn. Nhiều người mô tả khoảnh khắc ấy “như được mở lại cánh cửa đã khép suốt nhiều năm.”

PRIMA chứng minh tiềm năng thị giác nhân tạo

Khởi nguồn từ giấc mơ của giáo sư Daniel Palanker thuộc Đại học Stanford và José-Alain Sahel của Đại học Pittsburgh cách đây hơn 15 năm, PRIMA nay đã bước ra khỏi phòng thí nghiệm để bước vào giai đoạn thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn.

Dưới sự dẫn dắt của Science Corporation cùng sự hỗ trợ của 25 viện nghiên cứu tại Đức, Pháp, Anh và Ý, dự án đánh dấu thành công đầu tiên trong việc tạo ra một hệ thống cấy ghép thần kinh không dây có thể hoạt động ổn định và an toàn trong cơ thể con người.

Công nghệ PRIMA giúp người bị mất thị lực trung tâm có thể nhận diện lại khuôn mặt. Ảnh: Science Corporation

Các kết quả thu được cho thấy người bệnh đạt mức cải thiện thị lực trung bình 0.5 logMAR (tương đương khả năng đọc thêm 25 ký tự trên bảng đo thị lực). 84% bệnh nhân cho biết họ có thể đọc chữ và nhận diện các con số trong sinh hoạt thường nhật sau quá trình luyện tập.

Đáng chú ý, thị lực phục hồi duy trì ổn định hơn suốt một năm mà không ghi nhận biến chứng nghiêm trọng, một dấu mốc mà giới y học nhãn khoa gọi là cột mốc lịch sử trong công nghệ thị giác nhân tạo.

Không chỉ dừng lại ở tái tạo thị lực cơ bản, hệ thống còn được tích hợp bộ xử lý hình ảnh thông minh cho phép người dùng phóng đại, điều chỉnh độ sáng và tương phản tương tự chiếc camera trên điện thoại, giúp người dùng thích nghi linh hoạt với các điều kiện ánh sáng khác nhau. Phiên bản chip nâng cấp trong tương lai sẽ tăng mật độ điểm ảnh để tái tạo dải xám và hỗ trợ nhận diện khuôn mặt.

Từ chip võng mạc đến chip não: Tương lai khách quan của thị giác nhân tạo

Giới chuyên môn xem PRIMA như bước đầu tiên trong hành trình hợp nhất công nghệ bán dẫn và sinh học thần kinh, mở ra kỷ nguyên mà thiết bị điện tử có thể giao tiếp trực tiếp với não bộ. Trong các thử nghiệm tiếp theo, nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu kết nối chip võng mạc với vỏ não thị giác, cho phép xử lý hình ảnh ngay ở cấp độ thần kinh thay vì dừng lại ở võng mạc. Hướng đi này có thể giúp phục hồi thị lực cho cả những trường hợp mất hoàn toàn tế bào cảm quang, vốn được xem là bất khả thi.

So với các thiết bị tiền nhiệm như Argus II hay Alpha IMS, PRIMA nổi bật nhờ độ phân giải cao gấp ba lần, hoạt động hoàn toàn không dây và vẫn giữ nguyên cấu trúc sinh học của võng mạc. Thiết kế mô-đun cho phép thay thế và nâng cấp dễ dàng mà không cần phẫu thuật xâm lấn sâu, một ưu điểm then chốt cho y học cấy ghép dài hạn.

Công nghệ PRIMA giúp người bị mất thị lực trung tâm có thể nhận diện lại khuôn mặt. Ảnh: Science Corporation

“Đây là lần đầu tiên chúng ta có thể khôi phục thị lực trung tâm cho nhiều bệnh nhân cùng lúc mà không chỉ trong điều kiện phòng thí nghiệm. PRIMA thực sự chứng minh rằng ánh sáng vẫn có thể trở lại với những người tưởng như đã vĩnh viễn đánh mất nó” - Bác sĩ Frank Holz, Trưởng khoa Nhãn tại Bệnh viện Đại học Bonn (Đức) chia sẻ.

Các nhà khoa học tin rằng khi có thể mở rộng tích hợp AI và xử lý hình ảnh thời gian thực, chip quang điện như PRIMA có thể không chỉ giúp người khiếm thị đọc, nhận dạng vật thể và định hướng không gian, mà còn mở đường cho thị giác mở rộng, nơi con người có thể “nhìn” vượt ra ngoài phổ ánh sáng tự nhiên. Nghiên cứu này là minh chứng cho sự hòa quyện giữa công nghệ và sinh học, nơi chip, thần kinh và trí tuệ nhân tạo cùng chung nhịp đập, đưa con người tiến gần hơn đến tầm nhìn của tương lai.

Thế Quân (Theo TheIndependent)