Chìa khóa tạo ra cách mạng về khám bệnh

117

Một nghiên cứu của GE có thể mở ra cuộc cách mạng trong khám bệnh với chẩn đoán không xâm lấn: Chỉ cần dò máy qua người là biết đau ở đâu.

 

 

Jeffrey Ashe (trên), kỹ sư trưởng tại GRC. Nguồn ảnh: GE Reports.

Trong loạt phim Star Trek phát sóng những năm 60 của thế kỷ đã xuất hiện một thiết bị y tế cầm tay giúp bác sĩ biết tổng quát tình trạng sức khỏe của bệnh nhân khi đưa máy lại gần người đó. Tất nhiên, đó là phim và khoa học viễn tưởng nên còn xa nhân loại mới có một thiết bị tương tự. Nhưng những nghiên cứu gần đây của Trung tâm Nghiên cứu toàn cầu (Global Research Center – GRC) thuộc GE có thể đặt nền tảng cho sự ra đời của thiết “viễn tưởng” đó.

Nghiên cứu này tập trung vào phát hiện và giải mã các tín hiệu điện tinh vi của hệ thần kinh người. Charles Scott Sherrington, người đạt giải Nobel Y học năm 1932, đã đề xuất rằng các nơ-ron thần kinh, hay các tế bào thần kinh, mang tín hiệu giữa não, các chi và các cơ quan dưới dạng các xung lực điện hóa. Một số xung điện này chạy dọc dây thần kinh phế vị: bắt đầu từ não chạy qua cổ và bụng tới hầu hết các cơ quan trên cơ thể người.

Thần kinh phế vị giống như sợi cáp trung tâm trong mạng viễn thông. Nó là một bó của hàng trăm nghìn sợi thần kinh, mỗi sợi mang một “cuộc đối thoại” giữa não và một bộ phận của cơ thể. “Nghe lén” các cuộc trò chuyện này có thể mang lại các thông tin giá trị về tình trạng sức khỏe của cơ thể.

Gần đây, một nhóm các nhà khoa học, đứng đầu là Tiến sĩ Kevin Tracy – chủ tịch và giám đốc điều hành của Viện Y học Feinstein ở Northwell Health, đã làm một điều gần giống như vậy. Cụ thể, bằng cách đọc tín hiệu trên dây thần kinh phế vị ở chuột thí nghiệm, Tracey muốn xem liệu có thể suy đoán được điều gì về phản ứng viêm ở cơ thể con người hay không. Nhóm của Tracey cấy một điện cực bên dưới dây thần kinh phế vị của mỗi con chuột, bắt các tín hiệu điện chạy qua dây thần kinh. Sau đó, họ tiêm cho chuột các cytokine, phân tử protein điều hòa viêm và theo dõi các tín hiệu thể hiện thay đổi.

Sue Siegel, giám đốc đổi mới của GE và cũng là người đã thiết lập mối quan hệ đối tác với nhóm của Tracy, nói: “Tín hiệu điện cơ sở cho chúng ta biết chỗ nào khỏe và không khỏe; đây là một cách chẩn đoán bệnh hoàn toàn mới”.

Siegel cũng cho biết, nỗ lực chung này có thể mang lại những hiểu biết mới về các tác nhân gây bệnh, cũng như phương pháp điều trị cho nhiều bệnh, như viêm khớp dạng thấp, bệnh vẩy nến, bệnh đa xơ cứng, lupus, bệnh loét dạ dày và các bệnh khác. Nhiệm vụ phân tích những tín hiệu điện này rơi vào tay nhà vật lý và toán học Peter Lorraine của GE, và Theo Zanos, trưởng bộ phận giải mã thần kinh và phân tích dữ liệu của Viện Feinstein.

Mô hình dây thần kinh. Nguồn ảnh: Getty Images.

Nhóm nghiên cứu bắt đầu tìm kiếm các “gai” trong tín hiệu chỉ ra sự hiện diện của các xung động rời rạc giữa não và các bộ phận cơ thể. Những gai này là các xung động nhỏ trong vòng một mili giây, nhưng khác nhau đáng kể do chức năng và vị trí của chúng trên bó dây thần kinh. Những xung động này cũng di chuyển với vận tốc khác nhau, từ 0,5 m/giây tới 100 m/giây theo hai hướng: tới não và rời não. Với sự hỗ trợ của thuật toán học máy vốn được dùng để xác định các mẫu, các nhà nghiên cứu đã phân loại các tín hiệu thành nhóm dựa trên hình dạng, biên độ (độ cao của gai) và các đặc điểm khác. Họ nhận thấy có 2 tới 8 nhóm khác nhau, phụ thuộc vào từng con chuột.

Những tín hiệu thú vị nhất đối với các nhà nghiên cứu là những tín hiệu có liên hệ chặt chẽ với việc tiêm cytokine; nhiều khả năng não đã sản sinh ra các tín hiệu tương tự tín hiệu cơ thể sử dụng khi bị ốm để kích thích tình trạng viêm. Bằng cách đọc những tín hiệu này, nhóm có thể “dự đoán” sự có mặt của cytokine và đạt mức chính xác 83% mỗi lần.

“Đó là một tỷ lệ cao. Mức dự đoán bình thường trong sinh học phần lớn rơi vào khoảng 70% -80%,” Jeffrey Ashe, kỹ sư trưởng ở GRC, giải thích. Nhóm đã công bố kết quả này trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia của Mỹ.

Nghiên cứu này tạo nền tảng cho việc đọc các tín hiệu thần kinh trên người, với hy vọng rằng một ngày nào đó, đọc tín hiệu thần kinh sẽ là phương thức chẩn đoán bệnh không xâm lấn theo thời gian thực mà không phải đợi hàng giờ hoặc nhiều ngày mới có kết quả.

Lorraine và Ashe cũng đang tìm cách lật ngược cuộc chơi. Họ đang tìm cách sản xuất các tín hiệu thần kinh nhân tạo thay thế cho tín hiệu do não người phát ra. Nghiên cứu này mở ra khả năng chế tạo các thiết bị trị liệu có thể sản sinh ra các tín hiệu điều trị trầm cảm, viêm khớp hoặc các bệnh khác mà không cần sử dụng thuốc hoặc phẫu thuật.

Lorraine cho biết, mục tiêu cuối cùng của họ là “học được ngôn ngữ” và “đối thoại được với các nơ-ron thần kinh”.

Theo Fred Guterl

BÌNH LUẬN CỦA BẠN