Liệu kích thích điện có thể phục hồi thị lực?

Dây thần kinh thị giác giống như một sợi cáp quang tốc độ cao nối liền mắt và não bộ. Nhưng một khi sợi cáp đó bị đứt, dù là do chấn thương hay bệnh tật, dây thần kinh không thể được sửa chữa và thị lực không thể được phục hồi. Tuy nhiên, GS. Shadi Dayeh (Đại học California, Hoa Kỳ) đã phát triển một công nghệ có thể kích thích điện và tái tạo dây thần kinh thị giác.

Trước khi có thể kết nối lại dây thần kinh thị giác với não, nhóm của GS. Shadi Dayeh tìm hiểu cách hai bộ phận này giao tiếp với nhau. Gần đây, nhóm đã hoàn thành điều mà GS. Shadi Dayeh gọi là bước đi nền tảng: lập bản đồ cách những thay đổi về ánh sáng, màu sắc và tần số ảnh hưởng đến trục thị giác, từ võng mạc đến dây thần kinh thị giác và não bộ.

Để hiểu chính xác cách sợi cáp mỏng manh này truyền tải thông tin thị giác, nhóm của GS. Shadi Dayeh đã phát triển các mảng điện cực tương thích sinh học được quấn quanh dây thần kinh thị giác và đặt trên vỏ não thị giác (phần não xử lý thông tin thị giác) trong các nghiên cứu trên động vật. Các mảng điện cực này gửi các xung điện dọc theo đường dẫn thị giác, từ dây thần kinh thị giác đến não, và ghi lại phản ứng của mắt và não đối với kích thích điện và thị giác. Điều này có nghĩa là nhóm nghiên cứu có thể thấy dây thần kinh thị giác đọc các tín hiệu thị giác nhất định như thế nào, chẳng hạn như sự thay đổi về ánh sáng, màu sắc và độ tương phản, hoặc cách dây thần kinh thị giác gửi những thông điệp này đến não và cách não diễn giải chúng.

Khi công nghệ thu thập dữ liệu độ phân giải cao, nhóm nghiên cứu lập bản đồ dây thần kinh thị giác và vỏ não thị giác để hiểu cái mà GS. Shadi Dayeh gọi là “ngôn ngữ của đường dẫn thị giác”. Dây thần kinh thị giác không phải là một hình trụ thẳng, đồng nhất. Đường kính của nó thay đổi dọc theo cấu trúc cong của nó. Đó là lý do tại sao nhóm của GS. Shadi Dayeh đã phát triển các mảng điện cực siêu mỏng và linh hoạt, đảm bảo vị trí ổn định, giống như một lớp da điện tử trên bề mặt mô thần kinh. Thêm vào đó, khó khăn nằm ở vấn đề rất phức tạp là tích điện cho mô thị giác và não bộ.

Các nhà nghiên cứu đã quấn một màn hình điện cực linh hoạt quanh dây thần kinh thị giác để ghi lại phản ứng với kích thích. Thiết bị được chia thành hai phần bởi một khe hở ở giữa để tránh làm tổn thương dây thần kinh thị giác.

Để tránh làm nóng mô, hệ thống của GS. Shadi Dayeh duy trì sự kiểm soát cẩn thận về mật độ và sự phân bố không gian của các điện tích. Tải nhiệt rất quan trọng đối với sự an toàn. Phần lớn công việc kỹ thuật trước đây tập trung vào vật liệu và hình dạng điện cực có thể tiêm điện tích một cách hiệu quả và an toàn.

Hiểu được ngôn ngữ của đường dẫn thị giác chỉ là một phần nhỏ trong bức tranh lớn hơn. Giờ đây, sau khi đã lập bản đồ thành công các tín hiệu của dây thần kinh thị giác và vỏ não thị giác, nhóm của GS. Shadi Dayeh đang nghiên cứu cách công nghệ của họ có thể giúp dây thần kinh thị giác bị đứt tái tạo. Để đạt được mục tiêu đó, công nghệ giao diện điện cực áp dụng và ghi lại một cách chính xác các kích thích điện cục bộ, được kiểm soát vào dây thần kinh thị giác để xác định vị trí và cường độ kích thích có thể thúc đẩy quá trình tái tạo. Vì vậy, kích thích điện là công cụ chính xác hỗ trợ và đẩy nhanh các quá trình sinh học tái tạo đường dẫn thần kinh.

Tuy vậy, GS. Shadi Dayeh cảnh báo rằng tái tạo dây thần kinh thị giác là một lĩnh vực đang phát triển, và còn nhiều điều chưa được biết đến. Tuy nhiên, nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khi được kích hoạt, các tế bào có thể tồn tại lâu hơn và tích hợp tốt hơn với các mô xung quanh. Hiện tại, công nghệ tái tạo dây thần kinh thị giác đang được thử nghiệm trên động vật để chứng minh rằng dây thần kinh thị giác bị cắt có thể phát triển các sợi trục đến não và khôi phục thị lực. GS. Shadi Dayeh dự đoán rằng có lẽ trong vòng ba năm nữa, sau những thử nghiệm và nghiên cứu nghiêm ngặt về hiệu quả và độ an toàn của công nghệ, các nghiên cứu về công nghệ mới này có thể được tiến hành lần đầu tiên trên người.

Hoàng Kim - Theo https://spectrum.ieee.org