Trung Quốc thử nghiệm thành công thiết bị não – máy tính trên quỹ đạo đầu tiên thế giới

Khách tham quan trải nghiệm thiết bị giao diện não-máy tính tại Hội nghị Đổi mới và Phát triển Giao diện Não-Máy tính (BCI) vào ngày 24/1 tại Trung Quốc. Ảnh: Getty.

Một nhóm nhà nghiên cứu tại Trung Quốc được cho là đã hoàn tất thử nghiệm trực tiếp trên quỹ đạo đầu tiên trên thế giới đối với thiết bị giao diện não – máy tính (BCI) cấy ghép không dây.

Theo Global Times, thiết bị do Đại học Bách khoa Tây Bắc (NPU) phát triển đã được đưa lên quỹ đạo vào tháng 12 năm ngoái thông qua một nền tảng thí nghiệm không gian chuyên dụng.

Đáng chú ý, hệ thống đọc tín hiệu não này không chỉ chịu được môi trường không gian khắc nghiệt mà còn hoạt động ổn định.

Theo dõi não bộ phi hành gia giữa môi trường vi trọng lực

Thí nghiệm nhằm kiểm chứng liệu công nghệ BCI có thể vận hành hiệu quả trong điều kiện không gian hay không.

Trong quá trình thử nghiệm, thiết bị BCI đang hoạt động được đặt trong môi trường mô phỏng dịch cơ thể người. Kết quả cho thấy hệ thống vẫn duy trì khả năng thu thập tín hiệu điện não đồ (EEG) ổn định, bất chấp bức xạ, rung chấn và môi trường vi trọng lực.

Thử nghiệm đã cung cấp dữ liệu quan trọng về độ bền phần cứng và mức độ nhiễu tín hiệu. Theo nhóm nghiên cứu, kết quả này đã lấp đầy một “khoảng trống quan trọng trên thế giới”, chứng minh rằng các thiết bị điện tử thần kinh nhạy cảm không nhất thiết sẽ suy giảm hay chập mạch khi rời khỏi khí quyển Trái Đất.

Ngoài việc xác nhận khả năng vận hành của phần cứng, nghiên cứu còn mở ra cách tiếp cận mới để hiểu cách não người thích nghi với môi trường không gian.

Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học thu được dữ liệu về độ bền điện cực trong quỹ đạo. Những thông số này giúp họ xác định chính xác cách vi trọng lực làm thay đổi mô hình phát xung thần kinh. Tuy nhiên, các chi tiết cụ thể về nền tảng thử nghiệm vẫn chưa được công bố.

Không gian tác động sâu sắc đến não người. Khi rời khỏi lực hấp dẫn Trái Đất, não trải qua hàng loạt biến đổi cả về cấu trúc lẫn chức năng. Dù là cơ quan có khả năng thích nghi cao, môi trường vi trọng lực vẫn đặt não bộ trước những thách thức lớn.

Nguyên nhân chính là hiện tượng “dịch chuyển dịch thể về phía đầu” - khi máu và dịch não tủy (CSF), vốn bị trọng lực kéo xuống chân trên Trái Đất, lại dồn lên phía trên trong môi trường không trọng lực.

Các nghiên cứu gần đây cho thấy các sứ mệnh dài ngày có thể khiến não thất giãn rộng, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ xử lý nhận thức và cơ chế đào thải chất thải trong não.

Với công nghệ BCI này, hoạt động thần kinh có thể được theo dõi theo thời gian thực, giúp các nhà khoa học lần đầu tiên quan sát trực tiếp cách vi trọng lực “tái cấu trúc” não bộ phi hành gia. Nhờ đó, sức khỏe nhận thức của phi hành gia có thể được bảo vệ trong các sứ mệnh kéo dài nhiều năm, như hành trình tới sao Hỏa.

Kế hoạch 5 năm lần thứ 15

Các loại điện cực cứng hiện nay thường gặp thất bại do thiếu độ linh hoạt, bị ăn mòn kim loại và tiềm ẩn nguy cơ làm tổn thương mô não nhạy cảm.

Nhóm nghiên cứu của NPU, do ông Trương Hồng Long và ông Kỷ Bác Văn dẫn đầu, đã lựa chọn một hướng tiếp cận khác.

Để khắc phục vấn đề này, họ phát triển một mảng điện cực mềm, linh hoạt, mô phỏng theo đường cong tự nhiên của não bộ, giúp thiết bị ôm sát mô não mà không xâm lấn.

Thiết kế “mềm” này giúp ngăn chặn sự suy giảm hiệu suất trong thời gian dài, đồng thời cho phép thu thập dữ liệu thần kinh rõ nét mà không gây tổn hại đến bề mặt não.

Trong các thử nghiệm trên động vật, loại điện cực mới này được cho là vượt trội so với các phiên bản kim loại tiêu chuẩn, với các chỉ số ổn định tín hiệu cải thiện lên tới hàng trăm lần.

Không chỉ dừng ở việc ghi nhận dữ liệu, hệ thống còn cho phép kích thích thần kinh an toàn trong thời gian dài. Thiết bị vẫn duy trì khả năng hoạt động ổn định và đảm bảo an toàn ngay cả khi đặt trong máy chụp cộng hưởng từ (MRI) cường độ siêu cao.

Thành tựu này được đánh giá cao đến mức giành Giải thưởng Bài thuyết trình xuất sắc của sinh viên tại Hội nghị quốc tế lần thứ 39 về Hệ vi cơ điện tử (MEMS).

Cả Mỹ và Trung Quốc đều đang đẩy mạnh phát triển công nghệ giao diện não – máy tính (BCI). Tuy nhiên, Trung Quốc không xem đây là một hướng nghiên cứu đơn lẻ.

Chính phủ nước này đã chính thức xếp BCI vào nhóm sáu “ngành công nghiệp của tương lai” và đưa vào Kế hoạch 5 năm lần thứ 15 nhằm tăng tốc phát triển công nghệ lõi.

Mục tiêu trước mắt là tích hợp BCI vào lĩnh vực y tế và sản xuất vào năm 2027. Xa hơn, Bắc Kinh đặt tham vọng xây dựng một hệ sinh thái công nghiệp có sức cạnh tranh và tầm ảnh hưởng toàn cầu vào năm 2030.

Nếu thành công, công nghệ này không chỉ thay đổi cách điều trị và phục hồi chức năng thần kinh trên Trái Đất mà còn đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ sức khỏe nhận thức của phi hành gia trong các sứ mệnh không gian sâu kéo dài nhiều năm.

Theo IE

Thu Quyên