Chế tạo thành công các tế bào thần kinh nhân tạo

Một con chip đựng trong hộp bảo vệ - Ảnh: Đại học Bath

Theo các tác giả, sự phát triển của các tế bào thần kinh phản ứng với tín hiệu điện từ hệ thần kinh như tế bào thật mở ra những khả năng mới trong điều trị tình trạng tế bào thần kinh thật không hoạt động đúng hoặc chết (thoái hóa thần kinh, tổn thương tủy sống…). Tế bào thần kinh nhân tạo sẽ giúp khôi phục chuỗi sinh học bị hư hỏng nếu chúng đảm nhận hiệu suất của một số chức năng nhất định.

Đầu tiên, các nhà khoa học mô hình hóa và giải các phương trình để giải thích cách các nơron phản ứng với các kích thích (tín hiệu) của các tế bào thần kinh khác. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã phát triển chip silicon - mạch tổng hợp mô phỏng chính xác các kênh ion sinh học. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng các tế bào thần kinh nhân tạo đáp ứng với một loạt các kích thích, mô phỏng chính xác hoạt động của các đối tác sinh học của chúng. Đặc biệt, các nhà nghiên cứu đã có thể tái tạo toàn bộ động lực học của các tế bào thần kinh đồi thị và tế bào thần kinh hô hấp ở chuột.

Theo người đứng đầu dự án, Giáo sư Alain Nogaret từ Đại học Bath (Anh quốc), các tế bào thần kinh nhân tạo chỉ cần 140 nanowatt năng lượng để vận hành bộ vi xử lý. Điều này cho phép cấy ghép chúng trong điều trị các bệnh mãn tính, chúng có thể thay thế các tế bào thần kinh bị tổn thương bởi các bệnh thoái hóa thần kinh, chẳng hạn như bệnh Alzheimer hoặc bệnh xơ cứng teo cơ sườn.

Một triển vọng thú vị khác là việc tạo ra một máy điều hòa nhịp tim “thông minh” có thể điều chỉnh nhịp tim, điều chỉnh phản hồi từ hệ thống thần kinh, thay thế một số tế bào thần kinh ở não bộ. Khi đó, tế bào thần kinh nhân tạo có thể loại bỏ “sự cố” suy tim ở bệnh nhân bị suy tim. Trong tương lai, các tác giả hy vọng sẽ tạo ra một điện tử sinh học thu nhỏ, cung cấp một cách tiếp cận riêng cho việc điều trị của từng bệnh nhân.