Bị liệt 12 năm đi lại được bình thường nhờ thiết bị số kết nối tín hiệu giữa não và tủy sống
Tín hiệu từ não đi tới tủy sống để điều khiển vận động của hai chân sẽ được truyền qua một cầu nối kỹ thuật số, bỏ qua các phần tủy sống đã bị tổn thương.
Ảnh: The New York Times
Gert-Jan Oskam đang sống ở Trung Quốc vào năm 2011 thì bị tai nạn xe máy khiến anh bị liệt từ hông trở xuống. Giờ đây, với sự kết hợp của các thiết bị tiên tiến, các nhà khoa học đã cho người đàn ông này cơ hội để có thể di chuyển bình thường trở lại.
Ông Oskam nói trong một cuộc họp báo hôm 23/5: “Trong 12 năm qua, tôi đã luôn mơ ước có thể kiểm soát lại đôi chân của mình. Bây giờ, tôi đã học được cách đi lại bình thường, tự nhiên”.
Trong một nghiên cứu được công bố vào 24/5 trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu ở Thụy Sĩ đã mô tả bộ phận cấy ghép cung cấp một “cầu nối kỹ thuật số” giữa não và tủy sống của Oskam, bỏ qua các phần bị thương. Phát hiện này cho phép ông Oskam, 40 tuổi, đứng, đi bộ và lên dốc với sự hỗ trợ của khung tập đi. Hơn một năm sau khi cấy ghép, ông vẫn giữ được những khả năng này và thực sự đã có dấu hiệu hồi phục thần kinh, đi lại bằng nạng ngay cả khi đã tắt thiết bị cấy ghép.
"Chúng tôi đã nắm bắt được suy nghĩ của Gert-Jan và tìm cách biến những suy nghĩ này thành xung động với tủy sống để thiết lập lại chuyển động tự nguyện của cơ thể", Grégoire Courtine, chuyên gia về tủy sống tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ, người dẫn đầu nghiên cứu cho biết tại cuộc họp báo.
Đã có một số tiến bộ trong công nghệ điều trị chấn thương tủy sống trong những thập kỷ gần đây. Vào năm 2016, một nhóm các nhà khoa học do Tiến sĩ Courtine dẫn đầu đã có thể khôi phục khả năng đi lại ở những con khỉ bị liệt và một nhóm khác đã giúp một người đàn ông lấy lại quyền kiểm soát bàn tay bị liệt của mình.
Vào năm 2018, một nhóm các nhà khoa học khác, cũng do Tiến sĩ Courtine đứng đầu, đã nghĩ ra phương pháp kích thích não bằng máy phát xung điện, cho phép những người bị liệt một phần có thể đi lại và đạp xe. Năm ngoái, các quy trình kích thích não tiên tiến hơn đã cho phép các đối tượng bị liệt có thể bơi, đi bộ và đạp xe trong vòng một ngày điều trị.
Ông Oskam đã trải qua các thủ thuật kích thích trong những năm trước và thậm chí đã lấy lại được khả năng đi lại, nhưng cuối cùng tình trạng sức khỏe của ông đã khiến quá trình điều trị chững lại.
Tiến sĩ Jackson nói thêm rằng các nhà khoa học trong lĩnh vực này đã đưa ra giả thuyết về việc kết nối não với các thiết bị kích thích tủy sống trong nhiều thập kỷ, nhưng đây là lần đầu tiên họ đạt được thành công như vậy ở một bệnh nhân. “Nói thì dễ, làm thì khó hơn nhiều”, ông Jackson nói.
Để đạt được kết quả này, các chuyên gia đã cấy điện cực vào hộp sọ và cột sống của ông Oskam. Sau đó, nhóm sử dụng chương trình học máy (machine learning) để quan sát phần nào của bộ não sáng lên khi ông cố gắng di chuyển những bộ phận khác nhau trên cơ thể. Bộ giải mã suy nghĩ có thể khớp hoạt động của một số điện cực với những mục đích cụ thể, khi ông Oskam cố gắng cử động mắt cá chân hay hông.
Tiếp đến, các nhà khoa học sử dụng thuật toán khác để kết nối não với cột sống, từ đó gửi tín hiệu khác nhau đến bộ phận của cơ thể và kích hoạt chuyển động. Vì các tín hiệu được gửi đi sau mỗi 300 mili giây, ông Oskam có thể nhanh chóng điều chỉnh suy nghĩ. Được biết, trong buổi điều trị đầu tiên Oskam đã có thể điều khiển cơ hông.
Trong vài tháng sau đó, các nhà nghiên cứu đã tinh chỉnh giao diện não-cột sống để phù hợp hơn với các hành động cơ bản như đi và đứng. Ông Oskam đã có được dáng đi trông có vẻ khỏe mạnh và có thể đi qua các bậc thang tương đối dễ dàng, ngay cả sau nhiều tháng không điều trị. Sau một năm, ông bắt đầu nhận thấy những cải thiện rõ ràng trong cử động của mình mà không cần sự trợ giúp của giao diện não-cột sống. Các nhà nghiên cứu đã ghi lại những cải tiến này trong các bài kiểm tra khả năng chịu trọng lượng, giữ thăng bằng và đi bộ.
Giờ đây, Oskam có thể đi lại hạn chế quanh nhà, lên xuống ô tô và đứng ở quán bar để uống nước. Điều này rất hữu ích với cuộc sống của ông vì nó giúp ông độc lập hơn, ít phụ thuộc vào người khác.
Các nhà nghiên cứu thừa nhận một số hạn chế trong công trình. Họ cho biết thiết bị khó phân biệt được những suy nghĩ phức tạp hơn trong não. Dù kết nối não và cột sống giúp ông Oskam đi bộ, thiết bị có thể không phù hợp với các chuyển động của phần trên cơ thể. Cấy ghép cũng là thủ tục y khoa xâm lấn, cần nhiều lần phẫu thuật và hàng giờ vật lý trị liệu. Thiết bị không chữa được tất cả trường hợp liệt cột sống. Nhóm hy vọng có những cải tiến, giúp công nghệ này dễ tiếp cận và hiệu quả hơn.
"Đây là mục tiêu thực sự của chúng tôi”, Tiến sĩ Courtine nói, “để cung cấp công nghệ này trên toàn thế giới cho tất cả những bệnh nhân cần nó”.
Ông Gregoire Courtine - chuyên gia thần kinh học thuộc trường Ecole Polytechnique Federale de Lausanne của Thụy Sĩ và là đồng tác giả nghiên cứu trên - cho biết bước tiến mới này "hoàn toàn khác" so với những thành tựu đã đạt được trước đây.
Phát biểu trong một cuộc họp báo ở thành phố Lausanne (Thụy Sĩ), ông cho biết: “Những bệnh nhân trước đây phải đi bộ với rất nhiều nỗ lực, nhưng giờ đây, họ chỉ cần nghĩ đến việc đi bộ để có thể bước đi”.
Theo ông Guillaume Charvet, một nhà nghiên cứu tại CEA, "việc thiết lập mối liên hệ giữa não và tủy sống sẽ thúc đẩy quá trình tái tổ chức mạng lưới thần kinh" tại vị trí chấn thương.
Hiện nhóm nghiên cứu đang xem xét khả năng áp dụng công nghệ này cho việc phục hồi chức năng ở cánh tay và bàn tay, đồng thời hy vọng có thể ứng dụng trong điều trị các bệnh khác như chứng tê liệt do đột quỵ.
