Thiết bị kích thích dây thần kinh giúp các bệnh nhân bị liệt đi bộ, đạp xe, bơi lội

Các chấn thương của ba bệnh nhân ở vùng đốt sống ngực (bên dưới cổ và phía trên phần thấp nhất lưng) đã kéo dài từ 1 đến 9 năm trước khi được điều trị. Họ đã có thể đi những bước đầu tiên trong vòng 1 giờ sau khi các bác sĩ phẫu thuật thần kinh lần đầu tiên cấy ghép các nguyên mẫu của thiết bị kích thích thần kinh được điều khiển từ xa bằng phần mềm trí tuệ nhân tạo (AI).

Trong 6 tháng tiếp theo, ba bệnh nhân đã lấy lại khả năng tham gia vào các hoạt động nâng cao hơn - đi bộ, đạp xe và bơi lội trong môi trường cộng đồng bên ngoài phòng khám - bằng cách tự điều khiển các thiết bị kích thích thần kinh bằng máy tính bảng màn hình cảm ứng.

Ba bệnh nhân nam 29, 32 và 41 tuổi, đều bị thương trong các tai nạn xe máy.

Grégoire Courtine và Jocelyne Bloch của Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở thành phố Lausanne đã dẫn đầu nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Nature Medicine. Họ đã thành lập công ty công nghệ Onward Medical (có trụ sở tại Hà Lan), đang làm việc để thương mại hóa hệ thống này.

Công ty dự kiến sẽ khởi động một thử nghiệm trong khoảng 1 năm với 70 đến 100 bệnh nhân, chủ yếu ở Mỹ.

Hiện chưa có phương pháp điều trị nào giúp tủy sống tự chữa lành, nhưng các nhà nghiên cứu đã theo đuổi các cách giúp người bị liệt lấy lại khả năng vận động thông qua công nghệ.

Nếu kết quả ban đầu của nghiên cứu này được xác nhận trong các nghiên cứu lớn hơn, một ngày nào đó những người bất động do chấn thương tủy sống có thể mở smartphone hoặc nói chuyện với đồng hồ thông minh, chọn một hoạt động như "đi bộ" hoặc "ngồi", sau đó gửi tin nhắn đến thiết bị cấy ghép kích thích dây thần kinh và cơ của họ để thực hiện các chuyển động thích hợp.

Jocelyne Bloch cho biết, thông thường để bắt đầu chuyển động, não sẽ gửi một thông điệp đến tủy sống, yêu cầu nó kích thích một nhóm các tế bào thần kinh để kích hoạt các cơ cần thiết.

Ông nói: “Đó là điều mà chúng tôi thậm chí không nghĩ tới. Nó tự động đến".

Sau khi tổn thương tủy sống hoàn toàn, các thông điệp từ não không thể đến các dây thần kinh. Các nhà nghiên cứu khác đã cố gắng giúp những bệnh nhân bị liệt đi lại bằng cách kích thích các dây thần kinh qua phía sau cột sống, sử dụng điện trường rộng phát ra từ các thiết bị cấy ghép ban đầu được thiết kế để kiểm soát cơn đau mãn tính, Grégoire Courtine nói.

Grégoire Courtine, Jocelyne Bloch và nhóm của họ đã thiết kế lại các thiết bị để tín hiệu điện đi vào cột sống từ hai bên thay vì từ phía sau. Phương pháp này cho phép nhắm mục tiêu và kích hoạt các vùng tủy sống rất cụ thể.

Sau đó, họ phát minh ra các thuật toán trí tuệ nhân tạo hướng dẫn các điện cực trên thiết bị phát ra tín hiệu để kích thích các dây thần kinh cá nhân điều khiển thân và cơ chân cần thiết cho các hoạt động khác nhau như đứng dậy khỏi ghế, ngồi xuống, đi bộ.

Grégoire Courtine nói phần mềm này được thiết kế phù hợp với giải phẫu của từng bệnh nhân.

Khi thiết bị được cấy ghép, bệnh nhân có thể ngay lập tức kích hoạt chân và bước đi.

Các nhà nghiên cứu cho biết, vì cơ bắp của họ yếu do không sử dụng, nên cần được giúp đỡ khi chịu trọng lượng và học cách làm việc với công nghệ này.

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng, trong khi lấy lại khả năng thực hiện các hoạt động khác nhau, các bệnh nhân không có lại được các chuyển động tự nhiên.

Tuy nhiên, Jocelyne Bloch nói: "Họ càng tập luyện nhiều, họ càng bắt đầu nâng cơ thì nó càng trở nên lỏng hơn".

Nghiên cứu trên chuột

Thành viên của nhóm nghiên cứu đã phát triển mô cấy ghép các tế bào biến đổi gen vào tủy sống tổn thương của những con chuột bị liệt, giúp chúng đi lại được. Ảnh chụp tại một phòng thí nghiệm ở Đại học Tel Aviv, Israel ngày 6.2

Các đĩa Petri được sử dụng bởi nhóm nghiên cứu đã phát triển cấy ghép các tế bào biến đổi gen vào tủy sống tổn thương của những con chuột bị liệt để giúp chúng đi lại được

Một bài viết khác được bình duyệt bởi nhóm nghiên cứu riêng biệt ở Israel trên Tạp chí Advanced Science mô tả phương pháp thử nghiệm để sửa chữa các chấn thương tủy sống.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tel Aviv đã cố gắng sửa chữa tủy sống ở những con chuột bị thương bằng cách sử dụng các tế bào người trưởng thành được thiết kế để hoạt động giống như tế bào gốc phôi, có thể phát triển thành bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể.

Tủy sống động vật đã hình thành mô sẹo, điều này cản trở bất kỳ lợi ích nào của các tế bào như vậy trong các nghiên cứu trước đó. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu cho phép tế bào gốc phát triển trong môi trường ống nghiệm đặc biệt, chỉ cấy chúng vào chuột sau khi tế bào trưởng thành thành một mạng lưới tế bào thần kinh nhỏ và sau khi mô sẹo được phẫu thuật cắt bỏ.

Họ cho biết đã đạt được tỷ lệ thành công 80% trong việc khôi phục chuyển động và cảm giác cho những con chuột bị liệt. Các nhà nghiên cứu dự định sẽ tiến hành các thử nghiệm trên người trong vòng vài năm.

Những nỗ lực sử dụng các tế bào gốc như vậy để giúp cột sống tự sửa chữa và phục hồi chức năng của các cơ quan cùng các chi vẫn chưa tạo ra một phương pháp điều trị được chấp thuận ở người.

Tal Dvir, người dẫn đầu nhóm nghiên cứu tại Sagol Center for Regenerative Biotechnology (Israel), cho biết: “Còn một chặng đường dài để chứng minh rằng nó cũng hoạt động ở người, nhưng đây là mục tiêu của chúng tôi”.

Sơn Vân - Ảnh: Reuters