Giao diện kết nối não bộ - cột sống tích hợp machine learning giúp anh chàng bị liệt suốt 12 năm tái chiếm lại khả năng di chuyển

Buzz

Nội dung bài viết

Thiết bị này có khả năng giải mã các tín hiệu não để truyền tới chân.

Xem thêm

Đọc tóm tắt

- Thiết bị giải mã tín hiệu não để truyền tới chân.
- Gert-Jan Oskam phục hồi khả năng đi bộ sau 12 năm dùng xe lăn.
- Nhóm nghiên cứu tại EPFL giúp Oskam tái lập khả năng đi bộ.
- Giáo sư Grégoire Courtine dẫn dắt dự án nghiên cứu về kết nối não bộ.
- cột sống.
- BSI giúp Oskam điều khiển chân sau chấn thương cột sống.
- BSI kích hoạt neuron để tái tạo kết nối hệ thần kinh.
- Kết quả nghiên cứu minh chứng hiệu quả của BSI.
- Nỗ lực mở rộng nghiên cứu cho các bệnh nhân chấn thương cột sống.
- Hướng phát triển tiềm năng của BSI trong việc phục hồi chức năng tay.

Thiết bị này có khả năng giải mã các tín hiệu não để truyền tới chân.

Sau 12 năm dùng xe lăn, Gert-Jan Oskam phấn khích trước cơ hội có thể đi lại. Một nhóm nhà khoa học tại Viện Công nghệ Lausanne (EPFL) ở Thụy Sĩ đã giúp anh Oskam tái lập lại khả năng đi bộ của mình.

Oskam gặp chấn thương cột sống và cổ sau một vụ tai nạn xe đạp, nhưng nhờ sự nỗ lực của nhóm nghiên cứu tại Trung tâm NeuroRestore thuộc EPFL, anh đã có thể điều khiển lại chân của mình. Dự án nghiên cứu này được dẫn dắt bởi giáo sư Grégoire Courtine, chuyên ngành kỹ thuật sinh học.

Để thực hiện kỳ tích này, giáo sư Courtine và đồng nghiệp đã áp dụng một thiết bị mới có thể thay thế chức năng của cột sống bị tổn thương của Oskam.

Trong một bài báo khoa học được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 24/5, nhóm nghiên cứu của giáo sư Courtine đã chia sẻ về sự phục hồi của Oskam. Chấn thương cột sống thường là nguyên nhân của những vấn đề di chuyển, khiến tín hiệu não không thể truyền đến cơ thể. Kết nối não bộ - cột sống (BSI - brain-spine interface) được giới thiệu trong nghiên cứu này có thể giúp khôi phục chức năng của người bị chấn thương như Oskam.

Trong trường hợp của Oskam, vụ tai nạn đã cắt đứt kết nối giữa não bộ và chân, làm anh không thể đi lại. Nghiên cứu của giáo sư Courtine đưa ra hy vọng mới cho những bệnh nhân với vấn đề tương tự.

BSI hoạt động theo hai bước: Đầu tiên, BSI đo tín hiệu não từ các điện cực trên đầu của Oskam. Tiếp theo, tín hiệu này được phân tích bởi một mô hình machine learning để kích thích các neuron trong cột sống của Oskam, giúp anh ta điều khiển chân.

Thiết bị này giúp kết nối những khoảng trống trong hệ thần kinh của Oskam, cho phép tín hiệu từ não truyền đến các neuron điều khiển chân. Kết quả nghiên cứu cho thấy Oskam đã có thể đi được 200 mét và đứng trong 3 phút mà không cần hỗ trợ từ khung tập đi.

Trước đó, Oskam đã tham gia nghiên cứu để phát triển công nghệ 'kích thích cột sống'. Kết quả này là thành tựu của các nghiên cứu trước đó: các thiết bị trước đây đã giúp Oskam đi lại, và BSI hiện nay có hiệu quả hơn.

Kết hợp giao diện não bộ - máy tính vào BSI giúp Oskam di chuyển tự nhiên hơn. Oskam nói rằng hệ thống mới cải thiện cảm giác điều khiển của anh: “Trước đây hệ thống điều khiển tôi, giờ đây tôi mới là người điều khiển”.

BSI không chỉ giúp Oskam đi lại mà còn hỗ trợ phục hồi mô cột sống bị tổn thương. Sau vài tháng sử dụng BSI, Oskam đã lấy lại một phần khả năng đi lại mà không cần thiết bị.

Theo các nhà khoa học, điều này là do BSI đã tái tạo hành vi của các neuron không còn kết nối với hệ thần kinh trung ương. Khi các neuron gần nhau được kích hoạt, hệ thần kinh thường kết nối chúng lại.

Trong trường hợp của Oskam, BSI chỉ kích thích neuron trong khu vực bị tổn thương của cột sống, nhưng các neuron ở vùng lân cận - vẫn kết nối với não và hiểu tín hiệu vận động chân - vẫn được kích hoạt. Giáo sư Grégoire Courtine cho biết: “Chúng tôi không biết cơ chế hoạt động cụ thể, nhưng tổng thể, mạch cảm nhận và vận động đã hoạt động như một vòng lặp kín”.

Theo ông Courtine, anh Oskam đã cố gắng tác động vào khu vực neuron mất kết nối với não, và chúng hoạt động đồng thời với các neuron được kích thích bằng hệ thống BSI. “Rất có thể sự phối hợp giữa hai dòng tín hiệu thần kinh tự nhiên và kỹ thuật số đã thúc đẩy quá trình hồi phục”, giáo sư nói thêm.

Các nhà nghiên cứu nhận định kết quả của nghiên cứu là minh chứng tiềm năng cho hiệu quả của thiết bị BSI, và họ đang nỗ lực mở rộng phạm vi nghiên cứu để giúp các bệnh nhân chấn thương cột sống khác. Hiện tại, họ đang hợp tác với Onward Medical để phát triển một thiết bị nhỏ gọn hơn, để có thể thử nghiệm lâm sàng.

Ngoài ra, ông Courtine và nhóm của ông đang tìm kiếm các ứng dụng khác của hệ thống BSI, bao gồm cải thiện chức năng vận động của tay cho những người mất khả năng lao động. “Không có lý do gì mà chúng ta không thể áp dụng cơ chế này vào việc phục hồi chức năng của cánh tay và bàn tay”, ông Courtine nói. “Chúng tôi đã được phép thử nghiệm cầu nối kỹ thuật số này trong việc phục hồi chức năng tay, và hiện đang mời thêm bệnh nhân tham gia thử nghiệm”.

Theo Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE)

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]

Các câu hỏi thường gặp

Thiết bị BSI giúp Gert-Jan Oskam phục hồi khả năng đi lại như thế nào?

Thiết bị BSI giúp Oskam phục hồi khả năng đi lại bằng cách kết nối lại tín hiệu não với các neuron trong cột sống bị tổn thương, kích thích các cơ để điều khiển chân.

BSI hoạt động như thế nào để phục hồi chức năng cột sống cho người bị chấn thương?

BSI hoạt động bằng cách đo tín hiệu não từ các điện cực, phân tích và kích thích các neuron trong cột sống. Điều này giúp khôi phục khả năng vận động của người bị chấn thương cột sống như Oskam.

Kết quả nghiên cứu của giáo sư Courtine đối với Gert-Jan Oskam là gì?

Kết quả nghiên cứu cho thấy Oskam có thể đi được 200 mét và đứng trong 3 phút mà không cần sự hỗ trợ. BSI đã giúp anh phục hồi khả năng đi lại và cảm giác điều khiển chân.

BSI có thể được áp dụng để điều trị cho các bệnh nhân chấn thương cột sống khác không?

Có, nghiên cứu BSI đang được mở rộng để áp dụng cho các bệnh nhân chấn thương cột sống khác. Các nhà khoa học đang hợp tác phát triển một thiết bị nhỏ gọn hơn để thử nghiệm lâm sàng.

BSI có thể được sử dụng để phục hồi chức năng tay cho bệnh nhân không?

Có, BSI có thể được áp dụng để phục hồi chức năng tay và bàn tay cho những bệnh nhân bị mất khả năng lao động. Các thử nghiệm đang được tiến hành để phát triển ứng dụng này.