Loại mắt điện tử sinh học có tên gọi là mắt Bionic áp dụng công nghệ mới giúp những người mù có thể nhìn thấy được phương hướng. Thiết bị nhỏ được đặt vào mắt và kết nối nó với dây thần kinh thị giác của người đeo, từ đó hình ảnh sẽ được tiếp thu vào não bộ một cách hoàn thiện nhất. Sản phẩm này phù hợp với những người có khiếm khuyết thị giác chẳng hạn như cận thị, loạn thị, viễn thị, mù lòa,… Việc nảy sinh ra ý tưởng và sản xuất mắt điện tử sinh học là điều khiến nhiều người gặp vấn đề về thị giác vô cùng hoan nghênh. Bài viết này sẽ cung cấp các thông tin về việc nghiên cứu thiết bị mắt Bionic.
Cải thiện tình trạng mất thị lực
Sau gần 15 năm nghiên cứu, trải qua thử nghiệm tiền lâm sàng thành công. Cuối cùng thì một hệ thống “mắt nhân tạo” hoàn chỉnh bắt đầu được thử nghiệm lâm sàng trên các bệnh nhân khiếm thị tại Úc. Giúp họ phục hồi phần nào chức năng thị giác bị mất đi hoàn toàn. Do bị thoái hóa điểm vàng hoặc viêm võng mạc sắc tố. Những căn bệnh mà trước giờ các bác sĩ vẫn chưa thể tìm được cách giải quyết triệt để vấn đề.
Có hàng triệu người phải đối mặt với tình trạng mất thị lực do các bệnh thoái hóa ở mắt. Trung bình cứ 4.000 người trên toàn thế giới sẽ có một người bị viêm võng mạc sắc tố do rối loạn di truyền. Hiện tại đã có sẵn công nghệ để cung cấp một phần thị lực cho những người mắc hội chứng trên. Bộ phận giả võng mạc đầu tiên trên thế giới Argus II có khả năng tái tạo một số chức năng của một phần mắt cần thiết. Nó cho phép người dùng nhận biết các chuyển động và hình dạng.
Công nghệ cung cấp một phần thị lực
Mặc dù lĩnh vực bộ phận giả võng mạc vẫn còn sơ khai. Nhưng “mắt sinh học” đã làm phong phú hơn cách người bệnh tương tác với cuộc sống hằng ngày. Và đó chỉ là sự khởi đầu vì các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm thêm cải tiến mới của công nghệ này với mục tiêu đầy tham vọng. “Mục tiêu của chúng tôi bây giờ là phát triển các hệ thống bắt chước được sự phức tạp của võng mạc”, Gianluca Lazzi, Giáo sư Nhãn khoa và Kỹ thuật Điện cấp tại Trường Y khoa Keck thuộc Trường Kỹ thuật Viterbi của Đại học Nam California (USC) nói.
Ông Lazzi và các đồng nghiệp ở USC đã trau dồi sự tiến bộ thông qua một số nghiên cứu gần đây. Bằng cách dùng một mô hình máy tính tiên tiến để tái tạo hình dạng. Đồng thời xác định vị trí của hàng triệu tế bào thần kinh trong mắt. Cũng như các đặc tính vật lý và kết nối liên quan giữa chúng. “Những thứ mà trước đây chúng ta không thể nhìn thấy thì giờ đây có thể mô hình hóa. Chúng tôi bắt chước hành vi của hệ thống thần kinh. Do đó chúng tôi có thể thực sự hiểu được cách hệ thống thần kinh hoạt động”, ông Lazzi cho biết.
Mắt Bionic – sinh kĩ học
Cần biết sơ qua về cách hoạt động của thị lực và bộ phận thay thế giả. Để hiểu cách mô hình máy tính có thể cải thiện mắt bionic. Khi ánh sáng đi vào mắt, thủy tinh thể sẽ tập trung ánh sáng vào võng mạc. Chúng tụ lại ở phía sau của mắt. Tế bào được gọi là cơ quan thụ cảm quang chuyển ánh sáng thành các xung điện. Chúng được xử lý bởi các tế bào khác trong võng mạc. Sau khi xử lý, tín hiệu được truyền đến các tế bào hạch. Sau đó đưa thông tin từ võng mạc đến não thông qua sợi trục được bó lại với nhau. Mục đích là tạo nên dây thần kinh thị giác.
Khi bị bệnh thoái hóa về mắt, các tế bào tiếp nhận và xử lý ánh sáng dần chết đi. Tế bào hạch võng mạc thường duy trì chức năng lâu hơn. Argus II truyền tín hiệu trực tiếp đến những tế bào này. Bệnh nhân không còn bộ đầu vào hoạt động tốt cho tế bào hạch. Khi đó họ sẽ nhận được mô mắt bionic nhỏ cấy ghép với một dãy điện cực. Các điện cực được kích hoạt từ xa khi một tín hiệu được truyền đi từ một cặp kính đặc biệt có camera ở trên. Mẫu ánh sáng do camera phát hiện sẽ xác định tế bào hạch võng mạc nào được kích hoạt. Gửi tín hiệu đến não để nhận biết hình ảnh đen trắng bao gồm 60 điểm (dot).
Những tiến bộ mới
Trong một số điều kiện nhất định, một điện cực trong mô cấy sẽ kích thích ngẫu nhiên các sợi trục của tế bào lân cận nằm trong mục tiêu của nó. Đối với người sử dụng mắt bionic cần phải lưu ý về mục tiêu. Vì sẽ dẫn đến tình trạng nhận thức sai lệch về hình dạng. Nếu kích thích các sợi trục không đúng mục tiêu. Họ sẽ nhìn thấy các hình dạng dài thay vì các điểm tròn. Lazzi và các đồng nghiệp của ông đã triển khai mô hình máy tính để giải quyết vấn đề này. “Chúng tôi đã cố gắng thiết kế một dạng sóng kích thích điện nhắm mục tiêu chính xác hơn vào tế bào”, ông Lazzi cho biết.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mô hình cho hai loại phụ của tế bào hạch võng mạc. Ở cả cấp độ tế bào đơn cũng như trong các mạng lưới khổng lồ. Họ đã xác định được một dạng xung ngắn ưu tiên nhắm mục tiêu vào các cơ thể tế bào. Với ít sự kích hoạt các sợi trục ngoài mục tiêu. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu của ông Lazzi còn bổ sung tầm nhìn màu sắc cho mắt bionic trên cùng hệ thống mô hình máy tính. Mã hóa màu sắc nhờ sự kết hợp với trí tuệ nhân tạo. “Đó là một con đường dài, nhưng chúng tôi đang đi đúng hướng”, ông Lazzi nói. Chi tiết về nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering.
