“Người điện tử” và ứng dụng trong y học

Dự án “nửa người, nửa chip”

GS. Kevin Warwick được các phương tiện thông tin đại chúng ở Anh đặt cho cái tên là Cybernetics. Tên gọi này bắt nguồn từ nhân vật nửa người nửa máy trong phim khoa học viễn tưởng sau khi ông tự dùng cơ thể mình làm vật thí nghiệm cho dự án có tên Cyborg Project, được khởi xướng từ năm 1998, tự cấy một con chip silicon vào cánh tay trái làm cho cơ thể trở thành “nửa người, nửa chip”.

Mục tiêu của dự án là kết nối hệ thần kinh con người với mạng máy tính, giúp con người có thể “nhìn được” bằng sự trợ giúp của sóng siêu âm hay ngắn gọn hơn, kiểm chứng xem cơ thể con người có thể “cộng sinh” được với máy tính hay các thiết bị truyền thông hay không. Thực chất, chip này là một thiết bị phát sóng tần suất vô tuyến (radio-frequency identification), gọi tắt là chip RFID, bé hơn hạt gạo, được cấy dưới da. Ngay sau khi được cấy chip RFID, hệ thống đèn báo lập tức bật sáng, máy tính phát tín hiệu và khi giáo sư bước chân vào phòng thí nghiệm, máy đã phát ra tín hiệu chào đón.

‘ GS. Kevin Warwick và bàn tay cấy chip RFID.

Tháng 3/2002, GS. Kevin Warwick tiếp tục thử nghiệm thứ hai, đưa vật cấy ghép kết nối trực tiếp với hệ thần kinh. Lần này chip được cấy vào cơ thể là thiết bị hình vuông với hàng trăm chiếc kim nhỏ có độ dài 1,5mm. Những chiếc kim luồn giữa các tế bào thần kinh, tạo điều kiện tiếp nhận và truyền gửi các xung điện. Những vật cấy ghép này có cấu tạo tương tự thiết bị BrainGate hiện đang được sử dụng trong các thí nghiệm dùng cho những người bệnh bại liệt giúp họ vận động được dễ dàng. Do thuận tay phải và đề phòng bất trắc xảy ra, GS. Kevin Warwick đã quyết định cấy ghép chip vào cánh tay trái. Ca phẫu thuật thần kinh tự nguyện này do Bệnh viện Radcliffe ở Oxford thực hiện. Từ đây chip điện tử lan tỏa đi cả cụm dây dẫn chạy dưới da và hướng ra phía ngoài để có thể kết nối với máy tính.

Thông thường, vật liệu cấy ghép có nguyên lý hoạt động hai chiều, có khả năng thu gom các xung điện chạy dọc mạng thần kinh cánh tay và chuyển ra ngoài, kiêm luôn chức năng kích hoạt mạng thần kinh. Tuy nhiên, để phát huy tác dụng cấy ghép, người trong cuộc phải mất một thời gian nhất định, học cách làm quen, đặc biệt là kỹ năng giải mã xung điện do điện cực gửi đi. Một điều quan trọng khác là kiểm soát hoạt động của cánh tay thứ ba đặt cách xa hàng nghìn cây số. Trong nghiên cứu, hệ thần kinh của GS Warwick được kết nối với internet tại Đại học Columbia ở New York, Mỹ. Nghĩa là, khi ở Đại học Reading, Anh, GS. Warwick có thể tiếp nhận thông tin phản hồi từ bên Mỹ nhờ các thiết bị cảm biến ở đầu ngón tay robot hoặc ngược lại.

Với nghiên cứu trên, chính xác hơn là hệ thần kinh kết nối với cánh tay cơ học qua trung gian internet nên khi giảng bài ở New York hoặc ở Anh, GS. Warwick có thể làm động tác bóp bàn tay trái, thì cánh tay cơ học ở London (hay ngược lại) cũng thực hiện động tác tương tự. Trong trường hợp này, não bộ thu nhận những tín hiệu từ cánh tay thứ ba hay cánh tay máy, để các thao tác được diễn ra một cách đồng bộ, nhịp nhàng.

Cũng trong khuôn khổ thí nghiệm này, GS. Warwick đã kéo vợ, bà Irena vào cuộc, cấy ghép chip như ông. Qua trung gian máy tính, ngay trong phòng thí nghiệm vật cấy của bà Irena đã kết nối với vật cấy trên cơ thể của chồng. Kết quả sau 6 tuần, cơ thể và não bà Irena bắt đầu kích hoạt, tiếp nhận tín hiệu. Theo đó, khi bà Irena cử động tay thì GS. Warwick biết. Ngược lại, bà Irena cũng cảm thấy những xung động, giống như có dòng điện chạy trong cánh tay. Theo bà Irena, cho dù đã bịt kín mắt, hai vợ chồng bà vẫn “liên thông” với nhau, não của họ học được cách giải mã những tín hiệu và phân biệt được đâu là tín hiệu của chồng (hay của vợ) với tín hiệu người ngoài.

Triển vọng của công nghệ cấy chip

Theo GS. Kevin Warwick, thí nghiệm của ông không phải “khùng” như nhiều người nghĩ mà nó giúp con người kết nối nhanh với nhau, nhờ công cụ máy tính, rất có thể trong tương lai con người sẽ hoạt động như máy tính hay chung sống cùng máy tính. Lúc này, con người sẽ là những cyborg (nửa người, nửa máy).

Riêng việc cấy chip điện tử không phải là mới, từng được con người nghiên cứu và sử dụng từ lâu. Ví dụ cấy vào cơ thể chó và mèo, giúp chúng “tương tác” nhanh với chủ nhân, nhất là khi bị thất lạc hay bị đánh cắp và đã được Cơ quan Quản lý Thực - Dược phẩm Mỹ (FDA) cho phép sử dụng trên người.

Ví dụ, cấy vào cơ thể bệnh nhân đái tháo đường để theo dõi đường huyết hay cấy vào cho bệnh nhân động kinh để sao chép, thu thập thông tin giúp bác sĩ có thể kiểm tra việc điều trị, giống cuốn sổ y bạ hay hồ sơ bệnh án. Và cũng nhờ vật cấy ghép con người có khả năng định vị bằng tiếng động và có thể nhận ra những vật cản trên đường giống như loại dơi.

Những tín hiệu do radar tiếp nhận được chuyển đến hệ thần kinh nhờ chip cấy ghép, cho dù hai mắt bị bịt kín. Trong tương lai, công nghệ này sẽ hỗ trợ đắc lực cho nhóm người khiếm thị. Xa hơn, đã đến lúc nhân loại cần phải nâng cấp chính cơ thể mình để phù hợp và trở nên thân thiện với môi trường, nhằm giúp con người có thể cư trú được ở những hành tinh xa xôi.