Từ lâu, hình ảnh con người nhìn bằng mắt điện tử đã xuất hiện trong các bộ phim như Star Trek, Kẻ hủy diệt hay tiểu thuyết khoa học viễn tưởng Neuromancer của William Gibson. Ngày nay, công nghệ mắt sinh học nhân tạo đang từng bước tiến ra khỏi thế giới giả tưởng, mở ra hy vọng khôi phục thị lực cho những người bị tổn thương mắt.
Tuy nhiên, hành trình này không đơn giản. Các thiết bị cấy ghép đầu tiên chỉ giúp người bệnh nhận biết những đốm sáng, trong khi một số hệ thống gặp trục trặc sau thời gian sử dụng. Những công nghệ mới đã đạt kết quả khả quan hơn, cho phép một số bệnh nhân đọc chữ và số. Dù vậy, việc khôi phục thị lực một cách ổn định, lâu dài vẫn là thách thức lớn.
Từ những đốm sáng đến khả năng đọc chữ
Phần lớn các thiết bị mắt sinh học nhân tạo hiện nay tập trung vào võng mạc – lớp tế bào ở phía sau mắt có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu thần kinh. Có thể hình dung võng mạc như bộ phận cảm biến hình ảnh của máy ảnh. Khi võng mạc bị tổn thương nghiêm trọng, khả năng nhìn có thể suy giảm hoặc mất hoàn toàn.
Hơn hai thập niên trước, các nhà nghiên cứu bắt đầu thử nghiệm việc khôi phục thị lực bằng cách cấy thiết bị điện tử vào mắt. Một trong những hệ thống đầu tiên do công ty Đức Retina Implant AG phát triển sử dụng chip cảm biến ánh sáng đặt dưới võng mạc bị tổn thương. Chip truyền tín hiệu đến những tế bào võng mạc còn hoạt động, từ đó đưa thông tin thị giác đến vỏ não thị giác ở thùy chẩm – vùng não xử lý hình ảnh.
Quá trình cấy ghép đòi hỏi phẫu thuật kéo dài khoảng tám giờ. Bác sĩ phải tạo một hốc nhỏ trong hộp sọ phía sau tai để đặt bộ phận tiếp nhận năng lượng, sau đó nối bộ phận này với chip bằng dây dẫn luồn dưới da.
Kết quả thu được còn hạn chế. Người bệnh chủ yếu nhìn thấy những đốm sáng, giúp họ phần nào nhận biết hình dạng của vật thể nhưng chưa thể nhìn rõ như bình thường. Nhiều thiết bị cũng bị hỏng theo thời gian, có thể do mắt chuyển động liên tục hoặc do môi trường dịch bên trong mắt gây ăn mòn linh kiện. Retina Implant AG ngừng hoạt động vào năm 2019, một phần vì không đạt được tiến triển y khoa như kỳ vọng.
Một hệ thống đời đầu khác là Argus II, kết hợp camera gắn trên kính với chip điện tử được cấy lên bề mặt võng mạc. Camera ghi lại hình ảnh rồi chuyển thành tín hiệu, truyền không dây đến chip cùng nguồn năng lượng. Một mảng gồm 60 điện cực trên chip kích thích các tế bào võng mạc còn khỏe mạnh, giúp tạo cảm nhận thị giác.
Argus II từng cho thấy kết quả ban đầu tích cực và được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) cho phép sử dụng vào năm 2013. Tuy nhiên, thiết bị cuối cùng vẫn không đạt hiệu quả đủ thuyết phục và bị ngừng phát triển vào năm 2019.
Những thất bại này cho thấy việc đưa tín hiệu điện tử vào hệ thống thị giác không đồng nghĩa với khôi phục được hình ảnh rõ nét. Các thiết bị phải vượt qua nhiều trở ngại, từ độ bền của linh kiện đến cách kích thích hệ thần kinh để tạo ra hình ảnh khả dụng trong đời sống.
Công nghệ mới cho kết quả khả quan hơn
Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm những cách tiếp cận khác nhau để cải thiện thị giác nhân tạo. Một hướng đi là bỏ qua võng mạc bị tổn thương, truyền hình ảnh từ camera bên ngoài đến một chip cấy trực tiếp vào vỏ não thị giác ở thùy chẩm. Chip sẽ kích thích vùng não này để tạo cảm nhận hình ảnh.
Phương pháp này có thể hữu ích không chỉ với người mắc bệnh võng mạc mà còn với những người bị tổn thương dây thần kinh thị giác – đường dẫn truyền tín hiệu từ mắt đến não. Tuy nhiên, khả năng tái tạo hình ảnh rõ nét đến đâu vẫn chưa được xác định. Võng mạc tự nhiên có khả năng phân giải cao và xử lý tín hiệu phức tạp; khi bỏ qua bộ phận này, công nghệ nhân tạo phải tìm cách bù đắp những chức năng đã mất.
Công ty ReVision Implant có trụ sở tại Bỉ dự kiến bắt đầu thử nghiệm lâm sàng đầu tiên trên người ngay trong tháng 10-2026 này với công nghệ cấy chip vào vỏ não thị giác.
Một hướng khác là sử dụng kính truyền hình ảnh và năng lượng bằng tín hiệu hồng ngoại đến chip được cấy dưới võng mạc. Thiết bị Prima ứng dụng công nghệ này đã được thử nghiệm ở người mắc thoái hóa điểm vàng do tuổi tác thể khô (AMD), căn bệnh làm tổn thương vùng trung tâm võng mạc và là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây mất thị lực.
Trong một thử nghiệm lâm sàng quy mô nhỏ, 81% bệnh nhân sử dụng thiết bị đã khôi phục được thị lực trung tâm ở mức đủ để đọc chữ cái, chữ số và từ ngữ. Thiết bị đã được cấp phép tại 30 quốc gia châu Âu.
Kết quả này đáng chú ý bởi thoái hóa điểm vàng do tuổi tác phổ biến hơn nhiều so với các bệnh võng mạc di truyền mà phần lớn thiết bị đời đầu hướng đến. Điều đó cũng khiến công nghệ có tiềm năng thương mại lớn hơn.
Tuy nhiên, lợi ích phải được cân nhắc cùng rủi ro. Phần lớn bệnh nhân AMD vẫn giữ được thị lực ngoại vi tương đối tốt. Nếu phẫu thuật cấy chip gây biến chứng, họ có thể mất đi phần thị lực còn lại. Vì vậy, dù có khả năng cải thiện việc đọc và sinh hoạt, phương pháp này vẫn đòi hỏi đánh giá kỹ lưỡng về độ an toàn và lợi ích thực tế đối với từng bệnh nhân.
Liệu mắt điện tử có thể nhìn thấy nhiều hơn mắt người?
Về lâu dài, việc xử lý hình ảnh bằng điện tử có thể mở đường cho những chức năng mà mắt tự nhiên không có. Chẳng hạn, thiết bị Prima đã cho phép người sử dụng phóng to hình ảnh bằng quang học; các nhà nghiên cứu cũng đề xuất sử dụng thuật toán để làm hình ảnh sắc nét hơn.
Xa hơn nữa, nếu tích hợp camera có khả năng ghi nhận những bước sóng ngoài vùng ánh sáng mà con người nhìn thấy, các thiết bị tương lai có thể hỗ trợ nhìn ban đêm hoặc tạo ảnh nhiệt. Một thiết bị cho phép cảm nhận ánh sáng hồng ngoại gần đã được thử nghiệm trên động vật linh trưởng.
Tuy nhiên, đây mới là những hướng nghiên cứu tiềm năng, không phải khả năng đã được chứng minh ở người sử dụng mắt sinh học nhân tạo. Trước khi phát triển các tính năng nâng cao, công nghệ cần giải quyết bài toán căn bản hơn: tạo ra hình ảnh đủ rõ và ổn định để người bệnh có thể sử dụng trong sinh hoạt hằng ngày.
Các thiết bị cấy ghép võng mạc vẫn đối mặt với nhiều thách thức về vật liệu tương thích sinh học, linh kiện điện tử và khả năng duy trì hiệu quả trong thời gian dài. Trong khi đó, các giải pháp sinh học như liệu pháp tế bào gốc cũng đang được nghiên cứu để thay thế những tế bào võng mạc bị mất do bệnh tật.
Những phương pháp này còn ở giai đoạn đầu, với nhiều câu hỏi chưa được giải đáp về khả năng sống sót và hòa nhập của tế bào mới vào mô. Nhưng nếu các nhà khoa học có thể tái tạo những tế bào võng mạc đã mất và giúp chúng hoạt động bình thường, giải pháp sinh học có thể trở thành đối thủ cạnh tranh đáng kể của mắt nhân tạo.
Vì vậy, triển vọng trước mắt của mắt sinh học nhân tạo không phải là giúp con người có thị lực vượt trội, mà là khôi phục một phần khả năng nhìn cho những người đã mất thị lực. Để đạt được mục tiêu đó, công nghệ vẫn cần chứng minh rằng nó có thể mang lại hình ảnh hữu ích, an toàn và bền vững trong cuộc sống thực.
Ảnh minh họa việc thử nghiệm công nghệ cho người mất thị lực. Ảnh: iStock
