Các nhà khoa học Trung Quốc đã có thể hack mắt chuột nhìn trong đêm, sắp tới là chó và cuối cùng là người

Từ lâu, con người đã khao khát có được khả năng nhìn trong bóng tối. Và một công nghệ nano mới phát triển có thể sớm cho phép họ làm được điều đó.

Với ý tưởng tiêm vào võng mạc những hạt nano, các nhà khoa học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc tin rằng họ có thể giúp con người nhìn vượt ra ngoài vùng ánh sáng khả kiến.

Các hạt nano này có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại gần và chuyển năng lượng của chúng thành loại ánh sáng mà mắt người và động vật có thể nhìn thấy được.

Các nhà khoa học Trung Quốc đã tạo ra được những con chuột có khả năng nhìn đêm

Nghiên cứu đã được thử nghiệm thành công trên chuột. Mỗi mũi tiêm nano đem đến cho con vật khả năng nhìn đêm kéo dài vài tuần.

Trước khi hướng đến áp dụng công nghệ này trên con người, các nhà khoa học Trung Quốc cho biết họ có ý định tạo ra những con "siêu chó" có khả năng nhìn đêm, để hỗ trợ cảnh sát truy bắt tội phạm.

Hạn chế của mắt người

Chúng ta đều biết mắt người nhìn được là nhờ võng mạc. Đó là một màn chắn nằm phía mặt trong nhãn cầu, hoạt động như một màn hình tivi đảo ngược.

Khi ánh sáng chiếu qua mắt vào các tế bào của võng mạc, một số bước sóng nhất định sẽ kích hoạt các phản ứng hóa học đi về não, giúp chúng ta nhận thấy được vật thể, màu sắc và cường độ sáng của chúng.

Võng mạc chúng ta chứa các tế bào hình que cảm nhận cường độ sáng và 3 loại tế bào hình nón cảm nhận màu sắc

Các tế bào hình que của võng mạc cho chúng ta cảm nhận cường độ sáng. Chúng phản ứng mạnh với các sóng ánh sáng có bước sóng khoảng 500 nanomet, nhưng rất khó để đáp ứng với bất cứ bước sóng nào trên 640 nanomet, trong vùng màu đỏ của quang phổ.

Võng mạc chúng ta cũng có thêm 3 loại tế bào quang thụ thể hình nón, mỗi loại nhạy cảm với các phổ ánh sáng khác nhau. Kết hợp lại, chúng cung cấp cho bộ não của chúng ta những chi tiết cần thiết để phân biệt màu sắc.

Nhưng những tế bào hình nón đó cũng không thể phát hiện ra ánh sáng có bước sóng dài hơn khoảng 700 nanomet. Điều đó có nghĩa là bất cứ thứ gì nằm ngoài phần màu đỏ của quang phổ sẽ hoàn toàn vô hình trong mắt chúng ta.

Thật không may, điều đó khiến chúng ta không thể nhìn thấy trong bóng tối, nơi vẫn có sự hiện diện của các bước sóng năng lượng thấp. 

Mắt của một số loài động vật, chẳng hạn như rắn và ếch, có thể thu thập được các bước sóng dài này để theo dõi con mồi hoặc nhìn rõ hơn vào ban đêm. Còn từ các loài động vật có vú trở lên bao gồm cả con người đều không có được khả năng nhìn, ngay cả ở phía rìa phổ hồng ngoại. 

Vùng ánh sáng khả kiến mà mắt người nhìn được thực ra rất hẹp trong toàn bộ dải quang phổ

Nhưng chúng ta có vẻ như vẫn may mắn hơn loài chuột. Chúng chỉ có các thụ thể hình quy và 2 thụ thể hình nón trong mắt, khiến vùng ánh sáng khả kiến của chuột còn hẹp hơn cả con người.

Ý tưởng là nếu chúng ta có thể giúp được những con chuột nhìn thấy trong bóng tối, thì cách tương tự cũng có thể áp dụng với con người.

Làm sao để nhìn được trong bóng tối?

Thỉnh thoảng, mắt chúng ta cũng có những phản ứng hóa học kỳ lạ giúp ai đó có thể nhìn thoáng qua một tia hồng ngoại gần. Nhưng nói chung, nhìn được toàn cảnh trong bóng tối là điều không thể, vượt quá giới hạn con mắt tự nhiên của chúng ta.

Do vậy, các nhà kỹ thuật đã phát triển các loại camera và ống nhòm nhìn đêm cho phép thu thập các bước sóng mà con người không nhìn thấy được, gián tiếp cho phép chúng ta nhìn thấy trong bóng tối.

Nhưng các công nghệ này rất cồng kềnh và bất tiện. Chúng cũng không thể được sử dụng trong điều kiện ánh sáng ban ngày.

Trong một cách tiếp cận mới, các nhà khoa học ở Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã phát triển các hạt nano hoạt động giống như các thiết bị nhìn đêm thu nhỏ. Chúng có thể được tiêm trực tiếp vào võng mạc và liên kết với các tế bào cảm quang hình nón và hình que.

Các hạt nano được "dán" lên các thụ thể hình nón và hình que trong võng mạc chuột

Các hạt nano này thực chất là một protein có khả năng chuyển đổi các bước sóng dài thành bước sóng ngắn hơn. Chúng hoạt động như một ăng ten tí hon, hấp thụ bức xạ hồng ngoại gần vô hình và biến nó thành một màu có khả năng kích thích tế bào cảm quang hình que và hình nón.

Nhờ vậy, thế giới vô hình trong bóng tối sẽ sáng lên với màu xanh lục, giống như những ống nhòm nhìn đêm vẫn cho phép chúng ta làm điều đó.

Các hạt nano đã được thử nghiệm thành công trên chuột. Sau khi được tiêm vào võng mạc, chúng đã dính trên tế bào cảm quang của chuột, cho phép con vật nhìn thấy trong môi trường bóng tối, chỉ có các tia hồng ngoại phát ra từ một đèn LED tạo bước sóng 980 nanomet.

Trong một thí nghiệm thực tế hơn, những con chuột được tiêm hạt nano có thể phân biệt các hình dạng đơn giản như hình tam giác và hình tròn được chiếu sáng bởi đèn LED hồng ngoại trong các điều kiện khác nhau.

Ngoài ra, chúng vẫn giữ được thị giác tốt trong điều kiện ánh sáng ban ngày bình thường. Việc tiêm hạt nano vào võng mạc không gây ra tác dụng phụ quá lớn, ngoại trừ mắt chuột có chút mờ đục.

Trong một thí nghiệm, những con chuột được tiêm hạt nano có thể phân biệt các hình dạng đơn giản như hình tam giác và hình tròn trong bóng tối

Bởi hệ thống thị giác chuột tương tự như con người, chúng ta có thể mong đợi công nghệ này một ngày nào đó cũng sẽ được áp dụng cho con người.

Một vài năm trước, hai nhà "hack" cơ thể người Mỹ cũng đã nảy ra một ý tưởng để thử nâng cấp mắt người đến độ nhìn thấy trong bóng tối. Họ mạo hiểm nhỏ vào mắt mình một chất nhạy sáng có tên là Chlorin e6, có trong mắt loài cá rồng biển sâu.

Tuy nhiên, thực hành này không được kiểm soát bởi tiêu chuẩn khoa học và hiệu quả được báo cáo của nó cũng không cao. Do đó, công nghệ mới của các nhà khoa học Trung Quốc tỏ ra vượt trội hơn hẳn và còn dễ dàng nhân rộng hơn vào thực tế.

Không khó để đưa ra những ứng dụng tuyệt vời nếu họ có thể phát triển các hạt nano giúp con người nhìn được trong bóng tối. Bỏ qua các ứng dụng quân sự sang một bên, tất cả chúng ta đều muốn nhìn rõ hơn vào ban đêm. Các nhà thiên văn học sẽ là người đầu tiên khao khát khả năng này.

"Chúng ta sẽ có khả năng nhìn thấy tất cả các thông tin ẩn từ bức xạ hồng ngoại gần và hồng ngoại trong vũ trụ, điều mà bây giờ chúng ta không thể nhìn thấy bằng mắt thường", nhà hóa sinh Gang Han đến từ Đại học Y Massachusetts nói.

"Với nghiên cứu này, chúng tôi đã mở rộng được các ứng dụng của công nghệ hạt nano, trong cả phạm vi phòng thí nghiệm và chuyển giao ra ngoài thực tế. Những thụ thể nano này sẽ cho phép các nhà khoa học khám phá một số câu hỏi hấp dẫn, từ cách não diễn giải các tín hiệu thị giác ra sao đến việc giúp điều trị bệnh mù màu".

Nghiên cứu trên chuột sẽ được ứng dụng trên người?

Nhưng trước khi đưa công nghệ này lên người, Gang Han nói rằng nhóm nghiên cứu có dự định sử dụng nó để tạo ra những chú chó nhìn đêm, giúp truy bắt tội phạm trong bóng tối.

Toàn bộ chi tiết nghiên cứu của họ vừa được đăng tải trên tạp chí Cell .

Tham khảo Sciencealert