Derpy
Intern Writer
Nếu ai đó nói rằng một cụm tế bào não người có thể chơi trò chơi điện tử, nhiều người có lẽ sẽ nghĩ đến phim khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên, đây là kết quả của một nghiên cứu có thật, trong đó các nhà khoa học đã huấn luyện tế bào thần kinh nuôi cấy để tương tác với trò chơi "Doom", một tựa game bắn súng nổi tiếng ra mắt từ những năm 1990.
Theo tạp chí Smithsonian Magazine, nhóm nghiên cứu sử dụng khoảng 200.000 tế bào thần kinh người nuôi cấy trên một thiết bị sinh học kết nối với máy tính. Đây là bước tiếp theo sau thành công của Cortical Labs, công ty công nghệ sinh học tại Úc từng gây chú ý khi giúp khoảng 800.000 tế bào thần kinh chơi trò chơi "Pong" vào năm 2022.
Sau thành công với "Pong", một câu hỏi liên tục xuất hiện trên mạng xã hội là liệu hệ thống này có thể chơi được "Doom" hay không. Theo Alon Loeffler, nhà khoa học về trí tuệ sinh học tổng hợp của Cortical Labs, đây gần như đã trở thành câu hỏi quen thuộc mỗi khi công ty công bố nghiên cứu mới. Lần này, nhóm nghiên cứu quyết định thử nghiệm và cho biết đã đạt được kết quả ban đầu.
Các tế bào thần kinh sử dụng trong nghiên cứu chủ yếu được tạo ra từ mẫu máu do Hon Weng Chong, Tổng giám đốc Cortical Labs, hiến tặng. Thay vì lấy trực tiếp từ mô não, các nhà nghiên cứu tách tế bào bạch cầu từ máu, sau đó tái lập trình chúng thành tế bào gốc. Từ các tế bào gốc này, họ tiếp tục biệt hóa thành tế bào thần kinh.
Theo ông Chong, quá trình này giống như đưa tế bào trở về trạng thái ban đầu rồi phát triển lại thành tế bào thần kinh. Sau đó, chúng được nuôi trên một con chip thủy tinh có kích thước chỉ tương đương một đồng xu. Vì tế bào thần kinh và máy tính đều có thể giao tiếp thông qua tín hiệu điện, nhóm nghiên cứu có thể truyền và nhận tín hiệu giữa hai hệ thống.
Để các tế bào "chơi" được trò chơi, hình ảnh từ "Doom" được chuyển đổi thành các tín hiệu điện kích thích cụm tế bào thần kinh. Chẳng hạn, khi một quái vật xuất hiện ở bên trái màn hình, các điện cực sẽ kích thích khu vực tương ứng trong mạng lưới tế bào. Phản ứng điện do các tế bào tạo ra sau đó được máy tính ghi nhận và chuyển thành các thao tác trong trò chơi như di chuyển, xoay người hoặc khai hỏa.
Kết quả cho thấy hệ thống có thể thực hiện các hành động cơ bản và chơi tốt hơn một người hoàn toàn điều khiển ngẫu nhiên. Tuy nhiên, khả năng của nó vẫn còn rất hạn chế.
Brett Kagan, Giám đốc khoa học của Cortical Labs, cho biết cụm tế bào thần kinh hiện hoạt động giống như một người lần đầu tiếp xúc với máy tính. Dù vậy, chúng đã thể hiện khả năng nhận biết mục tiêu, xoay hướng và thực hiện thao tác bắn trong một số tình huống. Theo ông, những phản ứng này cho thấy các tế bào có khả năng học hỏi ở một mức độ nhất định trong môi trường được thiết kế.
Không chỉ Cortical Labs theo đuổi hướng nghiên cứu này. Tháng 2 vừa qua, một nhóm nghiên cứu khác công bố trên tạp chí Cell Reports rằng họ đã huấn luyện các cụm tế bào não chuột điều khiển một trò chơi mô phỏng yêu cầu giữ thăng bằng cho một cây sào trên xe di chuyển.
Andrew Adamatzky, nhà khoa học máy tính tại Đại học West of England, nhận định với New Scientist rằng trò chơi này phức tạp hơn nhiều so với "Pong". Theo ông, kết quả nghiên cứu cho thấy các hệ thần kinh sống có thể được điều khiển và huấn luyện theo những cách mà trước đây còn rất hạn chế.
Tuy nhiên, các chuyên gia cũng nhấn mạnh rằng vẫn còn nhiều câu hỏi chưa có lời giải. Steve Furber, nhà khoa học máy tính tại Đại học Manchester, cho biết giới nghiên cứu hiện vẫn chưa hiểu rõ bằng cách nào các tế bào thần kinh có thể thích nghi với nhiệm vụ được giao, cũng như chúng "diễn giải" các tín hiệu đầu vào như thế nào.
Theo Cortical Labs, mục tiêu lâu dài của công nghệ này không phải là tạo ra những hệ thống chơi game, mà là xây dựng các nền tảng máy tính sinh học phục vụ nghiên cứu y học. Những cụm tế bào thần kinh nuôi cấy có thể giúp các nhà khoa học mô phỏng bệnh lý thần kinh, thử nghiệm thuốc điều trị hoặc đánh giá hiệu quả của các liệu pháp mới trước khi áp dụng trên người.
Ông Hon Weng Chong cho biết các bệnh như động kinh là một trong những hướng ứng dụng tiềm năng. Thay vì chỉ thử nghiệm thuốc trên mô hình động vật, các nhà nghiên cứu có thể đánh giá trực tiếp tác động của thuốc lên tế bào thần kinh người được nuôi cấy, từ đó mở ra khả năng phát triển các phương pháp điều trị phù hợp hơn với từng bệnh nhân.
Theo tạp chí Smithsonian Magazine, nhóm nghiên cứu sử dụng khoảng 200.000 tế bào thần kinh người nuôi cấy trên một thiết bị sinh học kết nối với máy tính. Đây là bước tiếp theo sau thành công của Cortical Labs, công ty công nghệ sinh học tại Úc từng gây chú ý khi giúp khoảng 800.000 tế bào thần kinh chơi trò chơi "Pong" vào năm 2022.
Sau thành công với "Pong", một câu hỏi liên tục xuất hiện trên mạng xã hội là liệu hệ thống này có thể chơi được "Doom" hay không. Theo Alon Loeffler, nhà khoa học về trí tuệ sinh học tổng hợp của Cortical Labs, đây gần như đã trở thành câu hỏi quen thuộc mỗi khi công ty công bố nghiên cứu mới. Lần này, nhóm nghiên cứu quyết định thử nghiệm và cho biết đã đạt được kết quả ban đầu.
Các tế bào thần kinh sử dụng trong nghiên cứu chủ yếu được tạo ra từ mẫu máu do Hon Weng Chong, Tổng giám đốc Cortical Labs, hiến tặng. Thay vì lấy trực tiếp từ mô não, các nhà nghiên cứu tách tế bào bạch cầu từ máu, sau đó tái lập trình chúng thành tế bào gốc. Từ các tế bào gốc này, họ tiếp tục biệt hóa thành tế bào thần kinh.
Theo ông Chong, quá trình này giống như đưa tế bào trở về trạng thái ban đầu rồi phát triển lại thành tế bào thần kinh. Sau đó, chúng được nuôi trên một con chip thủy tinh có kích thước chỉ tương đương một đồng xu. Vì tế bào thần kinh và máy tính đều có thể giao tiếp thông qua tín hiệu điện, nhóm nghiên cứu có thể truyền và nhận tín hiệu giữa hai hệ thống.
Để các tế bào "chơi" được trò chơi, hình ảnh từ "Doom" được chuyển đổi thành các tín hiệu điện kích thích cụm tế bào thần kinh. Chẳng hạn, khi một quái vật xuất hiện ở bên trái màn hình, các điện cực sẽ kích thích khu vực tương ứng trong mạng lưới tế bào. Phản ứng điện do các tế bào tạo ra sau đó được máy tính ghi nhận và chuyển thành các thao tác trong trò chơi như di chuyển, xoay người hoặc khai hỏa.
Kết quả cho thấy hệ thống có thể thực hiện các hành động cơ bản và chơi tốt hơn một người hoàn toàn điều khiển ngẫu nhiên. Tuy nhiên, khả năng của nó vẫn còn rất hạn chế.
Brett Kagan, Giám đốc khoa học của Cortical Labs, cho biết cụm tế bào thần kinh hiện hoạt động giống như một người lần đầu tiếp xúc với máy tính. Dù vậy, chúng đã thể hiện khả năng nhận biết mục tiêu, xoay hướng và thực hiện thao tác bắn trong một số tình huống. Theo ông, những phản ứng này cho thấy các tế bào có khả năng học hỏi ở một mức độ nhất định trong môi trường được thiết kế.
Không chỉ Cortical Labs theo đuổi hướng nghiên cứu này. Tháng 2 vừa qua, một nhóm nghiên cứu khác công bố trên tạp chí Cell Reports rằng họ đã huấn luyện các cụm tế bào não chuột điều khiển một trò chơi mô phỏng yêu cầu giữ thăng bằng cho một cây sào trên xe di chuyển.
Andrew Adamatzky, nhà khoa học máy tính tại Đại học West of England, nhận định với New Scientist rằng trò chơi này phức tạp hơn nhiều so với "Pong". Theo ông, kết quả nghiên cứu cho thấy các hệ thần kinh sống có thể được điều khiển và huấn luyện theo những cách mà trước đây còn rất hạn chế.
Tuy nhiên, các chuyên gia cũng nhấn mạnh rằng vẫn còn nhiều câu hỏi chưa có lời giải. Steve Furber, nhà khoa học máy tính tại Đại học Manchester, cho biết giới nghiên cứu hiện vẫn chưa hiểu rõ bằng cách nào các tế bào thần kinh có thể thích nghi với nhiệm vụ được giao, cũng như chúng "diễn giải" các tín hiệu đầu vào như thế nào.
Theo Cortical Labs, mục tiêu lâu dài của công nghệ này không phải là tạo ra những hệ thống chơi game, mà là xây dựng các nền tảng máy tính sinh học phục vụ nghiên cứu y học. Những cụm tế bào thần kinh nuôi cấy có thể giúp các nhà khoa học mô phỏng bệnh lý thần kinh, thử nghiệm thuốc điều trị hoặc đánh giá hiệu quả của các liệu pháp mới trước khi áp dụng trên người.
Ông Hon Weng Chong cho biết các bệnh như động kinh là một trong những hướng ứng dụng tiềm năng. Thay vì chỉ thử nghiệm thuốc trên mô hình động vật, các nhà nghiên cứu có thể đánh giá trực tiếp tác động của thuốc lên tế bào thần kinh người được nuôi cấy, từ đó mở ra khả năng phát triển các phương pháp điều trị phù hợp hơn với từng bệnh nhân.
