Trí tuệ nhân tạo có thể giúp điều trị các chứng rối loạn não khác nhau

Một bộ phận cấy ghép thần kinh sử dụng học sâu sẽ “giống như một máy điều hòa nhịp tim cho não”.
Trí tuệ nhân tạo có thể giúp điều trị các chứng rối loạn não khác nhau
Bộ não và khái niệm trí tuệ nhân tạo.

Một số chứng rối loạn não như động kinh và bệnh Parkinson có thể được điều trị bằng cách sử dụng phương pháp cấy ghép thần kinh.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Toronto đang kết hợp trí tuệ nhân tạo và vi điện tử để tạo ra công nghệ tiên tiến an toàn và hiệu quả. Nhóm nghiên cứu muốn kết hợp cấy ghép thần kinh vào các chip silicone thu nhỏ theo cách tương tự được thực hiện để sản xuất chip được sử dụng trong máy tính ngày nay.

Phục hồi tế bào thần kinh
Xilin Liu, trưởng nhóm nghiên cứu và trợ lý giáo sư tại Khoa Khoa học và Kỹ thuật Ứng dụng tại Đại học Toronto. Ông tiếp tục: “Trong trường hợp run hoặc co giật, sự kích thích sẽ cố gắng khôi phục các tế bào thần kinh về tình trạng bình thường".

Công việc đang được tiến hành
Liu đề cập rằng việc cấy ghép thần kinh sẽ bật và tắt mạng thần kinh giống như một công tắc, hoặc giống như khởi động lại máy tính. Ông cũng cho biết sự phức tạp của dự án nghiên cứu, lưu ý rằng nó sẽ không đơn giản và các nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng tìm hiểu sự phức tạp của dự án. Liu, người cũng thuộc trung tâm công nghệ thần kinh CRANIA, một sự hợp tác giữa Đại học Toronto và Mạng lưới Y tế Đại học cho biết: “Các nhà khoa học chưa hiểu đầy đủ về cách thức hoạt động của nó".

Mạng lưới tập thể và trường đại học tham gia cùng các nhà khoa học thần kinh, nhà khoa học dữ liệu và vật liệu cùng bác sĩ lâm sàng, với mục tiêu cải thiện sức khỏe não bộ và tạo ra các phương pháp điều trị thay thế. Dự án cấy ghép thần kinh được tạo ra bởi Liu và nhóm của ông như một lựa chọn điều trị thay thế tiềm năng cho những khách hàng có thể không đáp ứng tốt với các loại thuốc hiện tại. Họ nhìn thấy tiềm năng trong việc sử dụng AI như một lựa chọn điều trị hiệu quả trong tương lai đồng thời giảm thiểu các phản ứng bất lợi đối với kích thích quá mức trong não.

Nhóm nghiên cứu gọi công nghệ là CMOS, viết tắt của chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung. Nó cho phép họ giảm kích thước của thiết bị và sử dụng điện năng. Điều này sẽ giảm thiểu bất kỳ rủi ro nào liên quan đến quy trình phẫu thuật cấy ghép thần kinh và việc sử dụng lâu dài.

ADDAFFI

Để tạo ra nguyên mẫu tốt nhất cho việc cấy ghép thần kinh, họ cũng đã thử nhiều chiến lược và kỹ thuật khác nhau. Liu nói: “Chúng tôi đã phát triển nhiều kỹ thuật thiết kế vi điện tử mới, chẳng hạn như kích thích điện có độ chính xác cao với cân bằng điện tích".

Sử dụng học sâu
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một loại AI được gọi là học sâu (DL), một loại học máy sử dụng mạng thần kinh nhân tạo. DL sử dụng tổng hợp các thuật toán “học” và trích xuất thông tin cấp độ sâu khi được cung cấp dữ liệu mới. DL cũng có thể xác định các dấu ấn sinh học ẩn, phép đo hoặc dấu hiệu của bệnh thường bị bỏ qua trong các phương pháp truyền thống.

Điều này rất hữu ích cho các nhà nghiên cứu vì họ có thể chọn thời điểm kích hoạt các mô cấy thần kinh dựa trên các dấu ấn sinh học và không phải đoán hoặc sử dụng kích thích liên tục. Liu nói: “Hầu hết các thiết bị cấy ghép hiện có tạo ra kích thích điện với tốc độ không đổi, bất kể tình trạng của bệnh nhân như thế nào. “Với DL, chúng tôi có thể kích hoạt cấy ghép thần kinh vào thời điểm tối ưu và chỉ khi cần thiết”.

Tuy nhiên, một lưu ý được đề cập là chi phí tính toán. Liu cho biết, ví dụ, cấy ghép thần kinh không thể hỏng nếu nó mất dịch vụ viễn thông, chẳng hạn như khi bệnh nhân đi thang máy hoặc máy bay. Chi phí tính toán của các mô hình học sâu sẽ khiến việc kết hợp công nghệ như vậy trở thành một thách thức. Để giảm chi phí tính toán, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các phương pháp đào tạo các mô hình chỉ dựa trên tình trạng của từng bệnh nhân.

Tương lai của cấy ghép thần kinh
Nghiên cứu về học sâu để cấy ghép thần kinh được sử dụng để phát hiện cơn động kinh đã được công bố trên Tạp chí Kỹ thuật thần kinh và Liu muốn mở rộng nghiên cứu này. Ông nói rằng công việc của nhóm của ông có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng lâm sàng và các thủ thuật y tế ngoài cơn co giật động kinh.

ADDAFFI

Liu muốn sử dụng công nghệ này cho nhiều loại rối loạn não, vốn ảnh hưởng đến gần một tỷ người trên toàn cầu. Cùng với việc nghiên cứu tác động đối với bệnh động kinh và bệnh Parkinson, ông hy vọng liệu pháp điều trị mới có thể được tạo ra cho những bệnh nhân bị sa sút trí tuệ, đau mãn tính, bệnh Alzheimer và trầm cảm.

Phạm Tuấn
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM