Hệ thống chip silicon giúp quan sát hàng trăm tế bào thần kinh não
Thay vì chụp ảnh, hệ thống công nghệ dựa trên các chip silicon từ máy ảnh giờ đây sẽ quay một bộ phim về hoạt động điện thần kinh theo thời gian thực.
Thay vì chụp ảnh, hệ thống công nghệ dựa trên các chip silicon từ máy ảnh giờ đây sẽ quay một bộ phim về hoạt động điện thần kinh theo thời gian thực.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford (Mỹ) đã phát triển một thiết bị mới để kết nối trực tiếp bộ não với hệ thống công nghệ dựa trên các chip silicon được điều chỉnh từ máy ảnh. Mặc dù các thiết bị giao diện máy - não (brain-machine interface) đã tồn tại và được sử dụng cho bộ phận nhân tạo, điều trị bệnh và nghiên cứu não, nhưng thiết bị mới nhất này có thể ghi lại nhiều dữ liệu hơn trong khi ít xâm phạm hơn những lựa chọn hiện có.
Anh Abdul Malik Obaid, sinh viên tốt nghiệp ngành khoa học vật liệu và kỹ thuật tại Đại học Stanford, cho biết: “Chưa có ai từng sử dụng những thiết bị điện tử silicon 2D này và kết hợp chúng với cấu tạo ba chiều của bộ não. Chúng tôi phải vận dụng hết những gì chúng tôi biết về chế tạo chip thông thường và thiết kế quy trình mới để đưa thiết bị điện tử silicon vào chiều kích thứ ba. Và chúng tôi phải làm điều này theo cách nó có thể tăng quy mô một cách dễ dàng”.
Hệ thống thiết bị chứa một bó sợi dẫn bằng kim loại cực mỏng, với kích thước chiều rộng mỗi sợi nhỏ hơn một nửa chiều rộng của một sợi tóc mỏng nhất.
Nghiên cứu về thiết bị mới được đăng trên tạp chí Science Advances xuất bản vào ngày 20.3. Hệ thống thiết bị chứa một bó sợi dẫn bằng kim loại cực mỏng, với kích thước chiều rộng mỗi sợi nhỏ hơn một nửa chiều rộng của một sợi tóc mỏng nhất. Những sợi cực mỏng này có thể được nhẹ nhàng cấy vào não và kết nối trực tiếp bên ngoài với một chip silicon ghi lại các tín hiệu não đi qua mỗi sợi, giống như làm một bộ phim về hoạt động điện thần kinh. Phiên bản hiện tại của thiết bị chỉ chứa hàng trăm sợi cực mỏng, nhưng trong tương lai có thể lên tới hàng nghìn.
“Hoạt động điện là một trong những cách có độ phân giải cao nhất để quan sát hoạt động của não. Với các sợi dẫn cực mỏng, chúng ta có thể thấy những gì đang diễn ra ở cấp độ nơron đơn”, Nick Melosh, đồng tác giả nghiên cứu, giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật tại Đại học Stanford, cho biết.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm giao diện máy-não của họ trên các tế bào võng mạc cô lập của chuột và trong não của những con chuột sống. Ở cả hai trường hợp, họ đều thu hoạch thành công các tín hiệu có ý nghĩa đi qua hàng trăm các sợi dẫn cực nhỏ. Nghiên cứu đang được thực hiện sẽ xác định thêm thời gian thiết bị có thể tồn tại trong não và những tín hiệu nào có thể tiết lộ. Nhóm nghiên cứu đặc biệt quan tâm đến những tín hiệu cho biết về việc học. Họ cũng đang xem xét việc áp dụng thiết bị trong phục hình, đặc biệt là phục hồi giọng nói, thị lực.
Phương Anh
