Một người cấy ghép mắt điện tử sinh học sẽ nhìn thế giới như thế nào?

Bionic eyes là những con mắt điện tử sinh học cho phép người khiếm thị nhìn thấy trở lại. Với các thiết bị cực nhỏ được phẫu thuật rồi đặt bên trong mắt, kết nối với nơ-ron thần kinh thị giác, mắt điện tử sinh học có khả năng thu và truyền hình ảnh từ thế giới bên ngoài vào não bộ.

Tuy nhiên, chưa được như những gì bạn tưởng tượng, công nghệ mắt điện tử sinh học hiện nay chỉ mới cho phép người khiếm thị nhìn được ở mức cơ bản. Đây vẫn còn là thời kỳ sớm của công nghệ viễn tưởng này. Dẫu vậy, hãy xem một người khiếm thị cấy mắt bionic hiện nay có thế nhìn thấy gì?

Một người cấy ghép mắt bionic sẽ nhìn thấy thế giới như thế nào?

Như đã giới thiệu, mắt điện tử sinh học chứa rất nhiều điện cực siêu nhỏ, được nối vào nơ-ron thần kinh thị giác. Nếu người khiếm thị vẫn còn những tế bào thần kinh thị giác hoạt động, những điện cực này có thể kích thích chúng giúp họ “nhìn” được thế giới bên ngoài. Nguyên lý này tương tự như những ốc tai điện tử, hoặc tai giả sinh học dành cho người khiếm thính.

Sự kích điện tế bào thần kinh khiến người khiếm thị nhìn thấy những vùng hoặc đốm sáng được gọi là phosphenes, hay đom đóm mắt. Nó được định nghĩa là hiện tượng nhìn thấy ánh sáng khi không có ánh sáng thực chiếu vào mắt.

Đom đóm mắt giống như những gì bạn nhìn thấy khi nhắm mắt trước bóng đèn. Mặc dù tầm nhìn đó là hết sức cơ bản, nó có thể cho người khiếm thị tái hiện được những vật cản từ thế giới bên ngoài, chẳng hạn như vị trí của đồ vật, người hay những cánh cửa, cầu thang.

Các nhà khoa học hi vọng có thể phát triển những con mắt điện tử sinh học đem lại tầm nhìn với độ phân giải cao hơn. Nhưng điều này thực sự khó.

Đây là những gì mà người cấy mắt bionic nhìn thấy

Một hệ thống mắt điện tử sinh học chuyển đổi hình ảnh từ một máy quay (hình ảnh bên trái) sang hình ảnh độ phân giải cao (giữa). Sau đó, một phần hình ảnh sẽ được chọn (trong phần màu xanh) để tiếp tục xử lý.

Bộ xử lý video chuyển đổi hình ảnh có độ tương phản cao, sang các thông số kích thích điện. Sau đó, tín hiệu điện được gửi tới điện cực cấy vào mắt. Người có mắt bionic sẽ nhìn thấy những gì tương tự như hình ảnh mờ (bên phải).

Mặc dù vậy, theo miêu tả của những bệnh nhân đã cấy ghép mắt bionic, hình ảnh họ thấy không ổn định. Nó giống như một chuỗi hình nhấp nháy sáng. “Cứ như là bạn đang nhìn bầu trời đêm với hàng triệu ngôi sao, đã nhấp nháy lại còn hỗn loạn”, một bệnh nhân miêu tả.

Hơn thế nữa, bản thân những người được cấy mắt điện tử sinh học cũng còn gặp nhiều khó chịu. Chẳng hạn, trường nhìn của máy ảnh hẹp hơn so với mắt thật. Cho nên, họ chỉ có thể nhận được hình ảnh ở góc 30 độ hai bên chính giữa tầm nhìn. Người sử dụng mắt điện tử sinh học sau đó phải tự nhớ, rồi ghép các bối cảnh lại với nhau để nhận thức được thế giới bên ngoài.

Tuy nhiên, cải tiến về mặt camera sẽ giải quyết được các bất tiện này. Ví dụ, máy ảnh đo được khoảng cách sẽ cho phép tái tạo tốt hơn vị trí vật cản. Máy ảnh đo thân nhiệt có thể làm nổi bật những người có mặt trong tầm nhìn.

Ai có thể lắp mắt điện tử sinh học?

Những con mắt bionic là một lựa chọn cho bệnh nhân khiếm thị, nhưng không phải bệnh về mắt nào hiện nay cũng có thể cấy được mắt điện tử sinh học và có đủ loại mắt điện tử sinh học cho mọi người lựa chọn.

Cấy ghép mắt điện tử sinh học phổ biến nhất hiện nay là võng mạc điện tử, dành cho những người khiếm thị từ bệnh di truyền, thoái hóa võng mạc hoặc thoái hóa hoàng điểm liên quan đến tuổi tác.

Trên thị trường hiện nay có 3 loại võng mạc điện tử đã được phép bán thương mại: Argus II phát triển ở Mỹ, Alpha-AMS ở Đức và IRIS V2 ở Pháp.

Các bác sĩ Australia hiện cũng đang thử nghiệm trên người một thiết bị mắt điện tử sinh học tương tự, nhưng cấy ghép phía sau chứ không phải bên trong mắt.

Trước khi phẫu thuật, các bệnh nhân của họ đã không thể nhìn thấy dù có một bàn tay vẫy ngay trước mặt. Sau khi cấy ghép, họ đã có thể định vị các vật thể trên bàn, tránh chướng ngại trên đường di chuyển.

Điều này chứng tỏ cấy ghép mắt điện tử sinh học đã cung cấp một tầm nhìn có lợi cho người sử dụng.

Võng mạc điện tử là loại cấy ghép mắt bionic phổ biến hiện nay

Ngoài bệnh võng mạc, mắt điện tử sinh học đang được phát triển cho những người bị chấn thương hoặc tăng nhãn áp ảnh hưởng đến thị lực. Trong trường hợp này, phần điện tử của mắt sẽ được cấy hẳn vào dây thần kinh thị giác hay trực tiếp trong não.

Một điều lưu ý nữa, cho dù là cấy ghép gì đi chăng nữa, các nơ-ron thần kinh thị giác trong não bộ của người nhận phải còn tồn tại, để điện cực gửi tín hiệu tới. Bệnh nhân cũng phải đủ trí lực để phân tích các hình ảnh đom đóm sáng.

Liệu chúng ta có thể cải thiện chất lượng hình ảnh?

Trong võng mạc chứa rất nhiều nơ-ron thị giác, nhưng bởi kích thước điện cực quá lớn, chúng không thể kết nối với từng nơ-ron thị giác để đem lại độ phân giải cao và cả màu sắc cho hình ảnh. Nó làm cho tầm nhìn của một con mắt bionic rất khác bình thường, và bệnh nhân phải học làm quen với điều đó.

Hiện tại, có một số con đường cải thiện chất lượng hình ảnh cho cấy ghép mắt điện tử sinh học.

Một là tăng số lượng điện cực và làm cho chúng nhỏ hơn, kết nối riêng biệt với những cụm nơ-ron có chọn lọc. Như đã giải thích, điều này dĩ nhiên khiến độ phân giải của hình ảnh cao hơn. Và điều này có thể được thực hiện nhờ phát triển vật liệu nano.

Liệu một ngày chúng ta có thể nhìn thế giới như Teminator?

Một kỹ thuật khác là tinh chỉnh các điện cực, khiến chúng có khả năng kích thích có chọn lọc với từng cụm nơ-ron khác nhau. Chúng ta cũng có thể làm tăng độ phân giải của mắt điện tử sinh học bằng cách tạo ra "điện cực ảo" như vậy. Những phương pháp kích thích mới này có thể cải thiện cả sự ổn định, làm giảm mờ và thậm chí có thể giúp bệnh nhân nhìn được màu sắc.

Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đang tìm cách hiểu và bắt chước chính xác các tín hiệu thần kinh võng mạc sử dụng để giao tiếp với não. Nếu mô hình truyền tín hiệu của các cơ quan thụ cảm quang có thể được tái dựng, hình ảnh bệnh nhân nhìn thấy sẽ trở nên giống thật hơn đáng kể.

Kết hợp các kỹ thuật này lại, một con mắt điện tử sinh học trong tương lai có thể cho mức độ thị lực đủ để người khiếm thị tự đi lại và sinh hoạt. Họ sẽ nhận ra các vật thể hàng ngày, hoặc thậm chí cảm xúc trên khuôn mặt người thân.

Chúng ta nên phát triển những con mắt thế nào và kết quả sẽ ra sao, chỉ có thời gian mới trả lời được. Nhưng có một điều chắc chắn, những gì mà công nghệ mắt bionic làm được cho người khiếm thị sẽ ngày càng kì diệu hơn.

Tham khảo Theconversation