Epia Neuro phát triển công nghệ cấy ghép não và găng tay robot giúp bệnh nhân đột quỵ hồi phục vận động

Đột quỵ là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây khuyết tật dài hạn, với khoảng hai phần ba số người sống sót phải chịu những tổn thương đáng kể ở bàn tay và cánh tay. Mặc dù một số người có thể dần dần phục hồi chức năng, nhưng nhiều người phải sống chung với tình trạng liệt hoặc yếu cơ kéo dài. Epia Neuro, một startup vừa mới ra mắt tại San Francisco, muốn giúp nhiều bệnh nhân đột quỵ hơn lấy lại chức năng vận động tay thông qua một bộ cấy ghép não và găng tay cơ khí.

Công ty này là một trong số ngày càng nhiều doanh nghiệp phát triển các giao diện máy tính - não bộ (BCI), những thiết bị đọc tín hiệu thần kinh từ não và dịch chúng thành các hành động cụ thể. Lĩnh vực này đã chứng kiến làn sóng đầu tư khổng lồ trong những năm gần đây, với Neuralink của Elon Musk huy động được 500 triệu USD năm ngoái và Merge Labs của Sam Altman ra mắt vào tháng Giêng với số vốn tài trợ 252 triệu USD.

Trong khi Neuralink và các công ty khác tập trung vào các thiết bị giúp người khuyết tật vận động nặng có khả năng điều khiển máy tính hoặc nói chuyện bằng giọng kỹ thuật số, thì công nghệ của Epia nhằm mục đích giúp mọi người vận dụng bàn tay của chính mình một lần nữa.

"Những bệnh nhân này có lực nắm rất yếu. Đây là một vấn đề rất phổ biến," ông Michel Maharbiz, Giám đốc điều hành của Epia và giáo sư kỹ thuật điện và khoa học máy tính tại UC Berkeley, cho biết. "Nếu bạn có thể trao lại cho họ khả năng nắm một cách đáng tin cậy, vô số việc làm trong cuộc sống hàng ngày của họ sẽ được mở ra."

Sự cải thiện trong chức năng bàn tay có thể tạo ra sự khác biệt lớn giữa việc có thể tự ăn mặc và tự ăn uống so với việc phải dựa vào sự chăm sóc liên tục từ người khác.

Bộ cấy ghép hình đĩa của Epia được cài đặt vào trong hộp sọ và phát hiện các tín hiệu não bộ liên quan đến ý định di chuyển bàn tay của con người. Bộ cấy ghép này sẽ được sử dụng cùng với một chiếc găng tay động cơ hỗ trợ lực nắm mà bệnh nhân sẽ đeo trong quá trình phục hồi chức năng hoặc tại nhà. Các tín hiệu thần kinh được dịch bởi các thuật toán AI và kết hợp với dữ liệu từ các cảm biến bên ngoài trên găng tay để dự đoán và thúc đẩy chuyển động cầm nắm. Hệ thống sẽ học cách liên kết các tín hiệu não bộ và dữ liệu bối cảnh nhất định với mong muốn mở và đóng bàn tay của con người.

Thiết bị dựa trên ý tưởng về tính mềm dẻo thần kinh (neuroplasticity) - khả năng thay đổi và tạo ra các kết nối mới của não bộ. Trong lúc bị đột quỵ, dòng máu đến một phần của não bị gián đoạn, làm cho các tế bào bị thiếu oxy và tổn thương mô não quý giá. Tổn thương ở vùng vận động của não có thể gây liệt và yếu cơ. Khi một người bị liệt cố gắng di chuyển, não của họ vẫn tạo ra các tín hiệu liên quan đến vận động, nhưng chấn thương có nghĩa là các tín hiệu này bị chặn không đến được cơ bắp. Bộ cấy ghép của Epia thu thập các tín hiệu thần kinh từ một phần não không bị tổn thương, xác định ý định di chuyển và chuyển đổi ý định này thành chuyển động của bàn tay thông qua găng tay.

"Chúng tôi có thể huấn luyện hệ thống để học được ý định của người dùng liên quan đến chức năng mà họ đang cố gắng bù đắp," ông Maharbiz nói.

Việc sử dụng hệ thống lặp đi lặp lại có thể củng cố các đường dẫn thần kinh liên quan đến vận động, giảm sự phụ thuộc của con người vào găng tay.

"Nhiều giao diện máy tính - não bộ cho phép một người gõ phím trên màn hình máy tính hoặc di chuyển một cánh tay robot để hoàn thành một nhiệm vụ," bác sĩ David Lin, nhà thần kinh học chăm sóc tích cực và giám đốc Phòng khám Phục hồi thần kinh tại Bệnh viện Đa khoa Massachusetts, người đang tư vấn cho công ty, cho biết. "Điều đó khác với một giải pháp phục hồi chức năng, trong đó việc sử dụng chính thiết bị đó dẫn đến sự mềm dẻo của não bộ, hoặc thay đổi não bộ và các kết nối với tủy sống, để sao cho khi bạn tháo găng tay ra, chức năng tự nhiên của cánh tay và bàn tay sẽ tốt hơn."

Một trong những rào cản của các giao diện máy tính - não bộ là khả năng mở rộng quy mô. Các thiết bị này sẽ cần tương đối dễ cấy ghép và ít rủi ro thì mọi người mới muốn thực hiện. Neuralink đang cố gắng giải quyết vấn đề này bằng cách phát triển một robot để cấy BCI của họ. Một công ty khác, Synchron, có một bộ cấy ghép dạng stent được đưa vào mạch máu thay vì yêu cầu phẫu thuật não.

Đối với quy trình cấy ghép của Epia, một mảnh hộp sọ nhỏ sẽ được loại bỏ và thiết bị sẽ thay thế nó. Ông Maharbiz cho biết整个过程 mất ít hơn một giờ. Các nhà phẫu thuật thần kinh đã giúp thiết kế bộ cấy ghép, bộ này có thể được nâng cấp hoặc thay thế trong tương lai nếu cần. Một bộ tai nghe đeo bởi bệnh nhân sẽ sạc lại cho bộ cấy ghép mỗi vài ngày.

Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) trước đây đã cho phép một giao diện máy tính - não bộ có thể đeo được với găng tay robot để phục hồi sau đột quỵ, gọi là IpsiHand, được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Washington. Kết quả từ một thử nghiệm trên 30 bệnh nhân đột quỵ cho thấy những người đeo thiết bị trong 12 tuần đã cho thấy sự cải thiện trong kiểm soát vận động, nhưng nghiên cứu không có nhóm đối chứng. Ngoài ra, 15 trong số 69 cá nhân được sàng lọc để tham gia không thể tạo ra các tín hiệu não bộ có thể nhận dạng được cần thiết để vận hành thiết bị.

Ông Maharbiz lập luận rằng một thiết bị cấy ghép là cần thiết để trích xuất các tín hiệu có ý nghĩa vì nó nằm gần não bộ hơn so với một thiết bị đeo được.

Epia Neuro lên kế hoạch thực hiện bản demo đầu tiên trên người cho công nghệ của mình vào cuối năm nay tại Bệnh viện Lenox Hill ở New York, sau đó là các thử nghiệm tại các địa điểm khác vào cuối năm 2026.