Da điện tử giúp người cụt chi cảm nhận được cảm giác đau và đồ vật

Trong nhiều thập niên qua, ngành y tế đã nỗ lực tạo ra các bộ phận giả có độ chi tiết cao và chân thực nhất để người tàn tật hoặc không may bị cụt chi có thể cảm nhận được mọi thứ xung quanh như người bình thường. Nhưng một trong những vấn đề thường gặp nhất đối với người tàn tật, đó chính là hội chứng "ảo giác" hay cảm giác một phần cơ thể vô dụng, không thể cảm nhận được mọi thứ.

Tuy nhiên các kỹ sư từ Đại học Johns Hopkins đang nỗ lực giải quyết vấn đề này bằng cách tạo ra các chi giả, tích hợp lớp da điện tử có khả năng truyền cảm nhận về mọi thứ xung quanh như chi thật.

Theo Interesting Engineering, lớp da diện tử mới được gắn trên bàn tay giả giúp tạo ra cảm giác chạm giống như ngón tay bình thường. Thử nghiệm ban đầu với các bệnh nhân cho thấy những phản ứng rất tích cực.

Một bệnh nhân chia sẻ: "Rất nhiều năm rồi và giờ tôi mới cảm thấy được bàn tay của mình. Cuộc sống của tôi như thể hồi sinh trở lại vậy".

Các kỹ sư đã tạo ra làn da điện tử mới bằng cách kết hợp giữa vải và cao su, đồng thời tích hợp cảm biến vào bên trong lớp vật liệu. Những cảm biến này hoạt động như đầu dây thần kinh, giúp lớp hạ bì tái tạo cảm giác chạm, thậm chí cả cảm giác đau trước các kích thích. Tín hiệu kích thích từ bên ngoài sẽ được chuyển về dây thần kinh ngoại biên của người đeo và tạo nên cảm giác thật nhất.

Luke Osborn, một sinh viên tốt nghiệp ngành kỹ thuật y sinh của Johns Hopkins cho biết, cảm biến hoạt động giống như một lớp da thứ cấp và sẽ mang tới cảm giác về một thứ gì đó tròn hoặc sắc bén.

Nhận thức về sự đau là mục tiêu chính trong nghiên cứu. Hầu hết mọi người đều không thích cảm giác đau nhưng thực tế, cảm giác này lại cực kỳ quan trọng vì nó giúp cảnh báo con người trước những tình huống nguy hiểm. Osborn khẳng định, đau là một trong những cơ chế bảo vệ tốt nhất của cơ thể người.

Osborn chia sẻ: "Đau tất nhiên thực sự khó chịu nhưng nó cũng là một cảm giác cần thiết để bảo vệ cơ thể. Nhưng với người tàn tật, họ không thể cảm nhận được chúng thông qua các chi giả".

Da điện tử (E-dermis) kích thích các dây thần kinh trên chi cụt mà không cần phải xâm lấn qua da. Bên cạnh đó, da diện tử còn cho phép người tàn tật cảm nhận được những luồng xúc giác liên tục. Nói cách khác, họ có thể cảm nhận được cảm ứng đau từ nhẹ dần tới đau nhói.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển một "mô hình thần kinh" giống với các thụ thể cảm giác đau trong hệ thần kinh của con người. Nhờ đó, da điện tử có thể tái tạo cảm giác đau giống cách các thụ thể thần kinh trên da cảm nhận.

Trong thử nghiệm với các tình nguyện viên và sử dụng công nghệ EEG để theo dõi hoạt động não bộ, nhóm nghiên cứu phát hiện thấy, những người tham gia thử nghiệm thực sự đã trải qua cảm giác đau giống với phản ứng tự nhiên của cơ thể.

Tác giả nghiên cứu kiêm giáo sư kỹ thuật y sinh tại Johns Hopkins, Nitish Thakor cho biết: "Lần đầu tiên, một bộ phận giả có thể đem tới cảm giác cho người bị cụt chi giống như bàn tay thật".

Mặc dù vậy, da diện tử vẫn còn những hạn chế nhất định. Nó chưa thể cảm nhận được nhiệt độ. Hiện nhóm nghiên cứu mới chỉ tập trung vào khả năng phát hiện độ cong và sắc nhọn.

Nghiên cứu trên đã được đăng tải trên tạp chí Science Robotics mới đây. Hy vọng trong tương lai không xa, các nhà khoa học có thể tạo ra được những chi giả sở hữu khả năng cảm nhận được mọi thứ, mang lại cơ hội trải nghiệm cuộc sống tích cực hơn cho những người tàn tật.