Cảm biến quang học giúp não kiểm soát chân tay giả

Các nhà khoa học thuộc Đại học Southern Methodist của Mỹ đang phát triển cảm biến quang học, mở ra hướng kết nối tự nhiên hơn giữa hệ thần kinh và chân tay giả. Thiết bị này có khả năng tiếp nhận những tín hiệu quang học phát ra từ các xung thần kinh, thay vì chỉ dựa vào hệ thống điện tử truyền thống. Nếu tiếp tục được cải tiến, công nghệ có thể giúp não bộ điều khiển trực tiếp nhiều hoạt động của chân tay giả trong tương lai. Ý tưởng đáng chú ý nằm ở việc biến các tín hiệu thần kinh thành thông tin để thiết bị nhân tạo nhận biết, xử lý rồi phản hồi phù hợp với người sử dụng. Khi mối liên hệ giữa cơ thể và chân tay giả được cải thiện, người đeo có thể điều khiển cử động chính xác hơn trong sinh hoạt hằng ngày. Xa hơn, hệ thống còn được kỳ vọng giúp họ cảm nhận áp lực và độ nóng thông qua chính bộ phận nhân tạo đang sử dụng. Hiện nay, các khớp thần kinh tích hợp trong chân tay giả chủ yếu vận hành bằng linh kiện điện tử, thường chứa những thành phần kim loại cần tiếp xúc lâu dài với cơ thể. Sự hiện diện của vật liệu kim loại đặt ra thách thức, bởi cơ thể người có thể nhận diện chúng như vật thể lạ và phát sinh phản ứng đào thải. Ngoài nguy cơ bị đào thải, các linh kiện ấy còn có thể đối mặt tình trạng ăn mòn trong môi trường sinh học phức tạp bên trong cơ thể. Cảm biến do nhóm nghiên cứu Mỹ chế tạo sử dụng chất liệu sợi và polymer, tạo khác biệt đáng kể so với nhiều cấu phần điện tử bằng kim loại. Theo mô tả của các nhà khoa học, vật liệu này có khả năng thích ứng tốt hơn với phản ứng miễn dịch của cơ thể trong quá trình hoạt động. Thiết bị cũng không xuất hiện tình trạng ăn mòn, một đặc điểm quan trọng nếu công nghệ được thu nhỏ và đưa vào những ứng dụng liên quan cơ thể sống. Cảm biến quang học hoạt động bằng cách nắm bắt tín hiệu thần kinh dưới dạng xung ánh sáng, rồi cung cấp thông tin cho hệ thống điều khiển chân tay giả. Cách tiếp cận này có thể tạo nền tảng cho giao tiếp hai chiều, trong đó não điều khiển thiết bị còn thiết bị truyền lại cảm giác tới người sử dụng. Tuy nhiên, khả năng tái tạo đầy đủ cảm giác tự nhiên vẫn chưa được khẳng định, bởi công trình hiện mới dừng ở giai đoạn phát triển ban đầu. Trở ngại trước mắt của thiết bị là kích thước còn lớn, khiến nó chưa thể lắp đặt bên trong cơ thể người như mục tiêu dài hạn của công nghệ. Các nhà khoa học cần tiếp tục thu nhỏ cảm biến, đồng thời duy trì khả năng nhận tín hiệu ổn định và tương thích với môi trường sinh học. Khi đạt kích thước phù hợp, thiết bị mới có cơ hội phát huy tác dụng trong cơ thể sinh vật qua những thử nghiệm được kiểm soát. Theo kế hoạch được công bố, trong vòng hai năm tới, nhóm nghiên cứu dự kiến thử nghiệm thiết bị trên mèo hoặc chó trước khi cân nhắc những bước phát triển tiếp theo. Những thử nghiệm này có thể cung cấp dữ liệu về khả năng hoạt động, độ bền vật liệu và cách cơ thể phản ứng với cảm biến trong thời gian sử dụng. Kết quả thu được sẽ giúp các nhà khoa học đánh giá liệu công nghệ có đủ an toàn và hiệu quả để tiến gần hơn tới ứng dụng cho con người hay không. Dù triển vọng lớn, một số chuyên gia vẫn hoài nghi về việc cảm biến có hoàn toàn tránh được phản ứng đào thải của cơ thể hay không. Sự tương thích miễn dịch cần được kiểm chứng bằng nghiên cứu thực nghiệm dài hơn, thay vì chỉ dựa trên đặc tính của sợi và polymer. Vì vậy, cảm biến quang học mới là bước khởi đầu đáng chú ý, chưa phải giải pháp hoàn chỉnh cho chân tay giả có khả năng kết nối trực tiếp với não bộ.