Công ty công nghệ thần kinh Paradromics sẽ sớm thử nghiệm thiết bị cấy ghép não của mình trong một nghiên cứu nhằm khôi phục khả năng nói cho những người gặp rối loạn vận động nghiêm trọng.
Paradromics, một nhà phát triển công nghệ thần kinh, hôm 20/11 thông báo rằng Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) đã phê duyệt thử nghiệm lâm sàng dài hạn đầu tiên của giao diện não–máy tính (BCI) do công ty phát triển. Đầu năm tới, công ty — một trong những đối thủ bám sát nhất Neuralink, công ty công nghệ thần kinh do Elon Musk thành lập — sẽ cấy thiết bị vào hai tình nguyện viên bị mất khả năng nói do các bệnh lý và chấn thương thần kinh. Mục tiêu của nghiên cứu là đảm bảo thiết bị là an toàn và khôi phục khả năng giao tiếp bằng lời nói theo thời gian thực.
“Chúng tôi rất hào hứng khi đưa phần cứng mới này vào một thử nghiệm,” Matt Angle, Giám đốc điều hành Paradromics tại Austin, Texas, cho biết.
Thiết bị giao diện não–máy tính BCI của Paradromics có diện tích hoạt động khoảng 7,5 mm đường kính với các điện cực mỏng, cứng, làm từ hợp kim platinum–iridium, xuyên vào bề mặt vỏ não để ghi lại tín hiệu từ các nơ-ron riêng lẻ sâu khoảng 1,5 mm. Thiết bị này sau đó được kết nối bằng dây với nguồn điện và bộ thu–phát không dây được cấy trong ngực của người dùng.
Ban đầu, mỗi tình nguyện viên sẽ được cấy một mảng điện cực ở khu vực vỏ não vận động điều khiển môi, lưỡi và thanh quản, Angle cho biết. Hoạt động thần kinh sẽ được ghi lại khi người tham gia tưởng tượng nói các câu được nêu ra cho họ. Dựa trên công trình trước đây của các nhà nghiên cứu đang hợp tác với Paradromics, hệ thống học được các mẫu hoạt động thần kinh tương ứng với từng âm thanh dự định.
Khi người tham gia tưởng tượng nói, các mẫu thần kinh này sẽ được chuyển thành văn bản trên màn hình để họ xác nhận, hoặc thành giọng nói theo thời gian thực dựa trên các bản ghi âm giọng nói cũ của chính họ.
Đây là thử nghiệm BCI đầu tiên nhắm chính thức vào việc tạo giọng nói nhân tạo. “Có thể nói, thay đổi lớn nhất về chất lượng cuộc sống mà BCI có thể mang lại ngay bây giờ là khả năng giao tiếp,” Angle nói.
Thử nghiệm cũng sẽ đánh giá xem hệ thống có thể phát hiện đáng tin cậy hoạt động từ các cử động tay tưởng tượng, giúp người dùng điều khiển con trỏ máy tính hay không. Tùy vào kết quả ban đầu, thử nghiệm có thể mở rộng đến mười tình nguyện viên, mỗi người nhận hai cấy ghép vỏ não để tăng độ phong phú tín hiệu và truy cập các khu vực não khác, Angle cho biết.
“Tôi rất tò mò. Đây là một bước tiến thú vị,” Mariska Vansteensel, nhà nghiên cứu BCI tại Trung tâm Y tế Đại học Utrecht, Hà Lan, nhận định. “Để lĩnh vực này tiến tới ứng dụng lâm sàng, một hệ thống cấy ghép hoàn toàn là con đường duy nhất.”
Các đối thủ của Neuralink
Paradromics hiện là một trong số các công ty thử nghiệm hệ thống BCI cấy ghép tương tự như thiết bị mà họ dự định thương mại hóa trong thử nghiệm dài hạn. Nhiều công ty khác cũng hy vọng sớm theo bước.
Công ty đi xa nhất hiện nay là Synchron, với thiết bị Stentrode tại New York. Bằng cách tích hợp 12–16 điện cực vào một thiết bị dựa trên stent nội mạch, Stentrode ghi lại hoạt động trung bình của một quần thể nơ-ron từ bên trong mạch máu. Thử nghiệm ban đầu sử dụng mạch ở vỏ não vận động, cho phép người dùng chọn tùy chọn trên màn hình bằng cách tưởng tượng đang di chuyển chân.
Neuralink ưu tiên thu thập tín hiệu băng thông cao bằng cách ghi từ nhiều nơ-ron đơn lẻ. BCI của họ bao gồm 64 sợi polymer linh hoạt, mỗi sợi có 16 điểm ghi. Trong thử nghiệm đầu tiên, công ty nhắm vào vùng vỏ não điều khiển tay. Người dùng có thể điều khiển máy tính và tay robot bằng suy nghĩ, và công ty thường báo cáo có thể truyền thông tin từ não người sang máy tính với tốc độ kỷ lục.
Các hệ thống khác đang phát triển bao gồm nhiều BCI đặt điện cực mật độ cao trên bề mặt não để ghi lại hoạt động trung bình của các quần thể nơ-ron bên dưới.
Khi các thử nghiệm dài hạn tiến triển, các bác sĩ lâm sàng và nhà thần kinh học sẽ theo dõi và so sánh các thiết bị. Vansteensel hy vọng các công ty sẽ minh bạch hoàn toàn và sớm cung cấp thiết bị cho các học giả tiến hành nghiên cứu độc lập.
Tập trung vào an toàn
Hiện tại, Angle nhấn mạnh dữ liệu tiền lâm sàng mà Paradromics đã thu được bằng cách cấy BCI vào cừu. Ông nói rằng tốc độ truyền thông tin ra khỏi não mà thiết bị đạt được nhanh gấp khoảng 20 lần so với các thiết bị khác.
Angle cũng cho biết BCI hoạt động ổn định, không giảm chất lượng tín hiệu sau ba năm cấy trong cừu. “Nếu ngoại suy, chúng tôi có thể nói rằng thiết bị có thể sử dụng được hơn mười năm,” ông nói.
Các công ty cũng tập trung làm thiết bị càng ít xâm lấn càng tốt, đồng thời có thể đảo ngược và thay thế. Trong thử nghiệm, Paradromics đang “đẩy mạnh cả ba yếu tố: an toàn, độ bền và tốc độ dữ liệu,” Angle nói.
“Ổn định và tuổi thọ tín hiệu trong các cấy ghép kiểu này là yếu tố then chốt. Những gì Paradromics báo cáo về dữ liệu cừu rất hứa hẹn,” Vansteensel nhận xét.
“Mười năm,” Angle nói, “đó là cam kết mà chúng tôi nên thực hiện khi cấy một thiết bị vào não người.”
Mặc dù chắc chắn sẽ có người thắng và thua trong lĩnh vực này, Leigh Hochberg, nhà thần kinh học tại Bệnh viện Đa khoa Massachusetts ở Boston, người dẫn đầu thử nghiệm BCI trên người đầu tiên vào năm 2004, hoan nghênh sự lan rộng các thử nghiệm nghiên cứu BCI cấy ghép.
“Điều tôi muốn là có thể cung cấp cho bệnh nhân tương lai một loạt lựa chọn công nghệ khác nhau, mỗi loại có lợi ích riêng và có thể đặt trong hoặc trên não theo nhiều cách,” ông nói.
Giao diện não–máy tính do Paradromics phát triển có các điện cực ghi tín hiệu từ nơ-ron vỏ não và chuyển thông tin thành các mẫu giọng nói dự định. Ảnh: Paradromics
Một thử nghiệm lâm sàng sẽ đánh giá tính an toàn và độ bền của BCI Paradromics sau khi được cấy ghép vào não của hai tình nguyện viên. Ảnh: Đại học Michigan
