Công nghệ thần kinh (Neurotechnology)
Công nghệ thần kinh mới nổi mang triển vọng to lớn trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh lão hóa và tăng cường thể chất con người nói chung. Tuy nhiên, một số công nghệ thần kinh làm nảy sinh các vấn đề về đạo đức, luật pháp, xã hội và văn hóa sâu sắc đòi hỏi sự chú trọng về chính sách.
Công nghệ thần kinh là gì?
Công nghệ thần kinh (Neurotechnology) được định nghĩa là bất kỳ phương tiện nhân tạo nào có thể tương tác với não và hệ thống thần kinh nhằm kiểm tra, tiếp cận và thao tác cơ cấu và chức năng của hệ thống thần kinh.
Lĩnh vực này bao gồm việc nghiên cứu về bộ não; các thiết bị điện tử có thể sửa chữa hoặc thay thế chức năng não; các thiết bị điều biến thần kinh (neuromodulation) được sử dụng để điều trị bệnh tâm thần; các khớp thần kinh nhân tạo và mạng nơron phục vụ giao diện não – máy tính; và sự phát triển trí thông minh nhân tạo.
Các công nghệ thần kinh có triển vọng mang đến các liệu pháp mới và tăng cường khả năng của con người
Các công nghệ thần kinh giúp hiểu rõ hơn về các quá trình tự nhiên của não, nghiên cứu, điều trị rối loạn và chấn thương thần kinh, tăng cường khả năng nhận thức qua đó nâng cao hiệu năng của con người. Các ví dụ về công nghệ thần kinh trong nghiên cứu và ứng dụng bao gồm:
Kỹ thuật quang di truyền (Optogenetics): Sử dụng các protein cảm ứng ánh sáng để quan sát, điều khiển hoạt động và kiểm soát sự liên lạc và chức năng của các nơron thần kinh. Các phương pháp tiếp cận quang học có tiềm năng dẫn đến cuộc cách mạng trong khoa học thần kinh bằng cách sử dụng ánh sáng để điều khiển hoạt động thần kinh trong các nơron được xác định về mặt di truyền hoặc chức năng với độ chính xác đến một phần nghìn giây. Kỹ thuật này cung cấp cho các nhà khoa học thần kinh một công cụ mạnh để nghiên cứu mối quan hệ nhân quả giữa các tế bào, mạng lưới thần kinh và hành vi. Các nghiên cứu tương lai đưa khoa học não bộ tiến sâu vào lĩnh vực cảm xúc, làm sáng tỏ các yếu tố mới về bệnh thoái hóa thần kinh, hành vi và tư duy.
Công nghệ điều biến thần kinh (Neuromodulation): Nhằm vào việc kích thích nơron trong nghiên cứu cơ bản và rối loạn não. Các thiết bị Neuromodulation ngày càng trở nên quan trọng trong việc điều trị rối loạn hệ thần kinh và làm nảy sinh các câu hỏi liên quan đến tính xác thực và việc tự sử dụng tăng cường cho bản thân ở những người dễ bị tổn thương (ví dụ như trẻ em hoặc người mắc bệnh tâm thần), sử dụng không tự nguyện (ví dụ như theo lệnh của tòa án hoặc bác sĩ tâm thần) và sử dụng không bị giám sát.
Giao diện não – máy tính: Dùng để nhận biết và giải mã các mẫu hình hoạt động của các nơron bằng các thiết bị bên ngoài – tư duy liên kết điều khiển các thiết bị bên ngoài. Giao diện não – máy tính hay não – máy có thể cho phép điều khiển thiết bị mà không dùng tay và theo dõi trạng thái của người dùng, có thể hữu ích cho những người điều khiển ôtô, phi công, phi hành gia và những người khác tham gia các nhiệm vụ yêu cầu tập trung. Suy đoán hơn, các giao diện não – máy tính có thể sử dụng để tăng cường khả năng hiểu biết cơ bản, cho phép nhiều bộ não phối hợp thực hiện một nhiệm vụ và tăng cường hiệu năng. Chúng cũng có thể được sử dụng để phát triển các giác quan mới cho con người, chẳng hạn như khả năng cảm nhận từ trường hoặc sóng hồng ngoại, hay sóng vô tuyến. Những thách thức về kỹ thuật vẫn còn tồn tại, chẳng hạn như phát triển các giao diện thần kinh có thể cấy ghép, có thể tháo rời, có thể tồn tại độc lập về mặt lâm sàng, hoặc làm tăng hiệu quả của việc điều khiển bộ phận giả.
Nanorobots: Có thể được định nghĩa là các hệ thống được chế tạo từ các bộ phận lắp ráp có kích thước ở mức nano với các chiều từ 1 nm đến 100 nm. Hàng triệu nanorobots có thể được bơm vào máu và có tiềm năng lớn trong các lĩnh vực khoa học thần kinh, chẩn đoán và điều trị. Các ứng dụng trong tương lai có thể tạo khả năng kích thích, thụ cảm, báo hiệu, xử lý thông tin, trí thông minh và hành vi bầy đàn, cũng như vượt qua các hàng rào máu – não. Khả năng điều khiển nanorobots bằng công nghệ thông tin giống như máy tính và hành vi bầy đàn trong các chẩn đoán và trị liệu tương lai là một bước đột phá trong việc đổi mới sáng tạo y học.
Những tiến bộ trong khoa học não bộ
Bất kỳ một mô phỏng máy tính nào về chức năng não bộ trong tương lai sẽ đều có nguồn gốc từ những xúc tiến nghiên cứu bộ não hiện tại. Các sáng kiến nghiên cứu não bộ quy mô lớn trình bày trong Bảng 2.1 được hy vọng sẽ làm sáng tỏ các câu hỏi đặt ra từ lâu trong khoa học, y học và triết học não bộ: Các mối tương quan thần kinh giữa trí tuệ và ý thức là gì? Các mạng lưới tế bào thần kinh lớn xử lý thông tin trong bộ não khỏe mạnh như thế nào và những thay đổi bệnh lý trong các bệnh thoái hóa thần kinh? Các bộ phận khác nhau của não phối hợp và cùng làm việc với nhau như thế nào? và làm thế nào để chế tạo máy tính theo những cách khác và thông minh hơn?
Các dự án khoa học não bộ hiện tại có tiềm năng to lớn trong việc giải quyết những thách thức tồn tại trong y học, cung cấp các công cụ để làm thay đổi các ngành công nghiệp và mở ra những hiểu biết về bộ não và trí tuệ. Tuy nhiên, mặc dù có nhiều tiến bộ đáng kể trong khoa học thần kinh và các ứng dụng công nghệ tương lai, nhưng nghiên cứu cơ bản vẫn chưa trả lời được một trong những câu hỏi cơ bản cho sự hiểu biết về hoạt động của não: Mối quan hệ sinh học và vật lý giữa các hợp thể nơron và các phần tử của tư duy là gì?
Các ngành công nghiệp tiêu dùng và công nghiệp quốc phòng được dự báo sẽ tăng đầu tư vào khoa học não bộ vì tiềm năng của công nghệ thần kinh đang tăng lên. Đổi mới trong lĩnh vực này đang bùng nổ và số bằng sáng chế được cấp vượt xa lĩnh vực y tế, chẳng hạn như ở những công ty hoạt động trong lĩnh vực trò chơi điện tử, quảng cáo, ôtô và công nghiệp quốc phòng. Đặc biệt, các giao diện não – máy tính có thể được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như giải trí, quốc phòng, tài chính, tương tác người – máy, giáo dục và tự động hóa nhà ở; các lĩnh vực triển vọng nhất là công nghệ trợ giúp và chơi game. Giao diện não – máy tính cũng đang được sử dụng để giám sát phản ứng và đánh giá trong các lĩnh vực như tiếp thị và sinh lý lao động.
Khoa học não bộ và các công nghệ thần kinh yêu cầu nhiều nguồn lực
Khoa học về bộ não là lĩnh vực nghiên cứu cần tập trung nguồn lực và có nhiều rủi ro kinh tế. Ở phạm vi rộng, thành công trong nghiên cứu cơ bản và đổi mới công nghệ phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng tiên tiến và thường có chi phí cao như khả năng tính toán và các công nghệ tạo hình ảnh có độ phân giải cao.
Các mô hình hợp tác và đầu tư mới mở ra các cách thức chia sẻ rủi ro liên ngành và thực tế hơn, đẩy mạnh cam kết trong lĩnh vực KH&CN thần kinh. Các nguồn lực hạn chế đã dẫn tới việc phát triển các phương pháp tiếp cận hợp nhất và tập trung hơn để nghiên cứu và tạo nên các “trạm quan trắc não”. Các trung tâm này cung cấp môi trường hợp tác thích hợp để hiện thực hóa và chia sẻ tiềm năng của các công nghệ mới trong nghiên cứu não bộ. Tuy nhiên, các khoản đầu tư lớn và các cơ chế mới để chia sẻ rủi ro và lợi ích đòi hỏi phải có “quy định” mới về cách làm thế nào để quản lý việc sử dụng tập thể và cấp bằng sáng chế về dữ liệu và các công nghệ thần kinh phức tạp.
Công nghệ nơron mang nhiều rủi ro
Các mẫu hình và công nghệ mới để tăng cường khả năng của con người có thể phát triển nhanh chóng. Những đổi mới hiện nay về khoa học và công nghệ bộ não đang thúc đẩy sự phát triển một loạt các cách tiếp cận mới để hiểu bộ não và trí óc của chúng ta. Các công nghệ thần kinh xâm lấn yêu cầu phẫu thuật thần kinh có nguy cơ dẫn đến những thay đổi ngoài dự tính về sinh lý và chức năng trong não do các điện cực cấy hoặc các tế bào gốc, cũng như nhiễm trùng và chảy máu liên quan đến phẫu thuật. Các công nghệ thần kinh không xâm lấn ít rủi ro hơn, mặc dù việc sử dụng lâu dài có thể gây ra các hệ quả tiêu cực đối với cấu trúc và chức năng não và cũng có thể liên quan đến những ảnh hưởng phức tạp ngoài dự tính đối với tâm trạng, nhận thức và hành vi.
Công nghệ thần kinh đặt ra những vấn đề xã hội quan trọng
Khả năng của công nghệ nơron làm thay đổi một số khái niệm và phạm trù chính được sử dụng để tuân theo và hiểu các giá trị, chuẩn mực và quy tắc liên quan đến đạo đức của con người làm nảy sinh những cân nhắc nhất định về mặt đạo đức, luật pháp và xã hội. Việc làm lu mờ sự khác biệt giữa con người và máy móc khiến cho việc đánh giá các giới hạn khả năng của con người khó khăn hơn và đặt ra các câu hỏi liên quan đến tự do ý chí và trách nhiệm đạo đức. Ngoài ra còn có những câu hỏi quan trọng khác như: Ai sẽ được hưởng lợi lớn nhất từ các can thiệp cần nhiều nguồn lực và thường có chi phí cao? Cách tốt nhất để cân bằng giữa rủi ro, trách nhiệm đạo đức của khoa học não và các ứng dụng tăng cường khả năng con người với các cơ hội điều trị? và làm thế nào để giải quyết những căng thẳng vốn có giữa các quy định về quyền sở hữu trí tuệ và thúc đẩy mở cửa hơn cho khám phá và chia sẻ dữ liệu?
(Nguồn: Khoa học và công nghệ thế giới – Những xu hướng mới, Bộ khoa học và Công nghệ, 2018)