Kế hoạch "săn tìm linh hồn" bằng công nghệ quét não mạnh nhất lịch sử của Trung Quốc

Dự án mới chỉ đang ở giai đoạn đầu thôi, nhưng nó đang được đánh giá rất cao.

Mới đây, giới khoa học Trung Quốc đã công bố kế hoạch xây dựng một máy quét não ở cấp độ khủng khiếp bậc nhất thế giới hiện nay. Cỗ máy này có thể tích tụ từ trường cực mạnh, qua đó giúp chúng ta lần đầu tiên trong lịch sử dựng lại được hoạt động của toàn bộ các neuron thần kinh của một bộ não người đang sống.

Cụ thể thì đây sẽ là một thiết bị chụp cộng hưởng từ (MRI) mạnh nhất. Nó sẽ không chỉ làm tốt những gì công nghệ hiện nay đang làm được, mà còn cho phép chúng ta theo dõi các phân tử hóa học trong não như natri, phốt-pho, kali...

Cỗ máy này giúp chúng ta dựng lại được hoạt động của toàn bộ các neuron thần kinh của một bộ não người đang sống.

Thiết bị này sẽ hao tổn đến hàng tỉ Nhân dân tệ (NDT), thậm chí là nhiều hơn cả kính thiên văn vũ trụ lớn nhất thế giới FAST hiện được đặt tại Quý Châu. Nhưng bù lại nó được đánh giá sẽ mang lại "cuộc cách mạng trong lĩnh vực nghiên cứu não bộ" - trích lời một chuyên gia tại Quảng Đông.

"Nó sẽ cho chúng ta thấy một thế giới khác hoàn toàn so với những gì chúng ta đang được chứng kiến".

"Và thậm chí là cả linh hồn nữa".

Linh hồn là một khái niệm đã gây ra rất nhiều tranh cãi từ rất lâu rồi. Rất nhiều người tin vào sự tồn tại của linh hồn - từ các triết gia đến người thường - và cũng đưa ra vô số lời giải cho nó. Nhưng nhìn chung trong cộng đồng khoa học, vẫn chưa ai tìm ra bằng chứng cho sự tồn tại của linh hồn cả.

Dù vậy, chưa tìm ra chứ không phải không thể. Với công nghệ MRI mới, các nhà khoa học Trung Quốc kỳ vọng rằng có thể nhìn sâu vào hoạt động nhận thức của con người, từ đó tạo ra được hình ảnh của nó. Mà nhận thức, xét ở một vài góc độ, chính là linh hồn.

Linh hồn là một khái niệm đã gây ra rất nhiều tranh cãi từ rất lâu rồi.

Theo giáo sư He Rongqiao từ Viện sinh học vật lý thuộc Học viện khoa học Bắc Kinh thì khác. Ông không kỳ vọng nhiều về việc cỗ máy có thể nhìn được linh hồn, hoặc nhận thức của con người. Đơn giản là vì đó là một khái niệm quá mơ hồ.

"Nhận thức là gì? Nó thậm chí còn không phải một khái niệm khoa học. Chúng ta không định nghĩa được thì lấy gì mà xác định hình ảnh của nó?" - ông thẳng thắn nói.

Nhưng dù sao, đây vẫn là một bước ngoặt quan trọng và bạn sẽ biết lý do ngay sau đây.

MRI hoạt động như thế nào?

Tháng 11/2018, Viện Công nghệ cao Shenzhen đã tuyên bố rằng dự án xây dựng máy MRI mạnh nhất đã được chính phủ phê duyệt. Người cố vấn cho dự án là giáo sư Zhao Zhongxian - một trong những chuyên gia đầu ngành về công nghệ siêu dẫn.

Về cơ bản, mọi bộ phận của con người đều có nước. Trong từ trường, các hạt nhân hydrogen trong nước sẽ hoạt động giống nhau. Và khi áp dụng sóng radio vào từ trường, các nhà khoa học có thể khiến chúng xoay theo các hướng đối nghịch.

Hình ảnh chụp cộng hưởng từ MRI.

Quá trình này khiến các hạt nhân cũng tạo ra tín hiệu radio, và từ đó các chuyên gia có thể dựng lại được những hình ảnh bên trong cơ thể: cấu trúc mô, hướng máu chảy, thậm chí là lượng oxy tiêu thụ.

Công nghệ này được gọi là cộng hưởng từ MRI, qua đó chúng ta có thể nghiên cứu và xác định những căn bệnh thần kinh khó chữa như Parkinson hay Alzheimer.

Tuy nhiên, các máy MRI thông thường hiện nay chỉ có thể tích luỹ được từ trường dao động vào khoảng 1,5 - 3 tesla (đơn vị đo từ trường đặt theo tên của NIkola TEsla). Cỗ máy mạnh nhất hiện nay tại Mỹ và châu Âu là 11 tesla.

Còn cỗ máy mà Trung Quốc tham vọng chế tạo, từ trường nó tạo ra lên tới 14 tesla.

Ở mức 14 tesla, từ trường sẽ mạnh đến mức có thể kích thích các hạt nhân của phân tử nặng hơn. Chẳng hạn như natri, phốt-pho và kali - những phân tử chịu trách nhiệm vận chuyển tín hiệu giữa các neuron.

Chúng ta có thể chụp được hoạt động của não bộ, từ đó giải thích được chúng theo các khái niệm vật lý - giống như cách Newton và Einstein đã định nghĩa vũ trụ.

"Nếu chúng ta có thể khiến các phân tử này cùng cộng hưởng giống như hydro trong nước, lượng thông tin thu thập được sẽ như những vụ nổ" - trích lời một chuyên gia từ Bắc Kinh, người sẽ tham dự nghiên cứu.

"Chúng ta có thể lần đầu tiên dựng được hình ảnh về nhận thức của con người. Sau đó ta có thể phân loại chúng và giải thích chúng theo các khái niệm vật lý - giống như cách Newton và Einstein đã định nghĩa vũ trụ" - ông cho biết.

Một bước đột phá lớn

Được biết, một tế bào neuron thần kinh có đường kính dao động khoảng 4 - 100 micromet. Trong khi đó, cỗ máy MRI mạnh nhất thế giới hiện nay cũng không thể quan sát được vật thể đường kính nhỏ hơn 1000 micromet. Nhưng nếu dự án thành công, vật thể nhỏ cỡ 1 micromet cũng có thể quan sát được.

Các chuyên gia trong dự án này đều tỏ ra rất phấn khích, không chỉ vì nó là một phát hiện đầy tiềm năng, mà còn vì khả năng phá bỏ những thách thức khoa học trong tương lai.

Theo dự tính, quá trình thiết kế và phát triển công nghệ có thể tốn đến 5 năm.

Đầu năm 2018, các chuyên gia từ ĐH Minnesota (Mỹ) đã thực hiện một bức hình cơ thể người với máy MRI 10 tesla. Một cỗ máy MRI 11 tesla khác cũng mới được hoàn thiện tại Pháp. Tuy nhiên, cả hai đều chỉ tác động được đến hạt nhân hydro mà thôi, vì vật liệu siêu dẫn họ sử dụng vẫn ở thế hệ cũ.

Siêu dẫn là vật liệu cho phép dòng điện chạy qua mà không có điện trở. Nếu không có siêu dẫn, các lõi dây tạo ra từ trường sẽ phát sinh nhiệt lượng lớn và có thể tan chảy. Vật liệu siêu dẫn thường dùng hiện nay được làm từ hợp kim niobi và titan, nhưng cũng chỉ chịu được khoảng 10 tesla.

Cũng có các vật liệu khác có thể chịu được từ trường mạnh hơn, nhưng lại không ổn định - thứ rất quan trọng đối với nghiên cứu não bộ.

"Để thực hiện nghiên cứu, chúng ta cần một vật liệu siêu dẫn mới" - trích lời một chuyên gia vật liệu của dự án.

"Các quốc gia khác đã có ý tưởng, nhưng Trung Quốc là nơi đầu tiên quyết định đưa ý tưởng vào đời sống".

Theo dự tính, quá trình thiết kế và phát triển công nghệ có thể tốn đến 5 năm, và có thể ngốn thêm nhiều chi phí. Đây là điều cũng không khó hiểu, vì như cỗ máy MRI 11 tesla của Pháp cũng tốn đến 10 năm để xây dựng mà vẫn chưa được đưa vào hoạt động.

Giáo sư Lu Haidong - chuyên gia nghiên cứu não bộ tại ĐH Bắc Kinh, công nghệ MRI sau này sẽ thay thế hoàn toàn tia X hiện nay. Bởi lẽ MRI không tạo ra phóng xạ, nên không gây tổn hại cho cơ thể. Như nghiên cứu của FDA Hoa Kỳ cũng không tìm ra bất kỳ tác dụng phụ nào lâu dài khi sử dụng quét cộng hưởng từ trong y học.

Dù vậy, Lu cho rằng yếu tố an toàn vẫn phải đặt lên hàng đầu, bởi lẽ các máy MRI trong y học chỉ mạnh bằng 1/10 so với cỗ máy họ chuẩn bị tạo ra.

"Chưa có người nào từng tiếp xúc với từ trường mạnh tới 14 tesla" - Lu cho biết.

"Có thể sẽ có một vài tác dụng phụ, như thân nhiệt nóng lên. Rủi ro phải được đánh giá cẩn thận trước khi sử dụng trên người sống".

Cỗ máy có lẽ sẽ an toàn - ít nhất là theo các giả thuyết hiện nay. Tuy nhiên, vẫn có rủi ro, ví dụ chẳng may điện bị quá tải đột ngột có thể đẩy bệnh nhân vào trạng thái nguy hiểm.

"Từ trường phải được hạ xuống từ từ. Nếu nó đột nhiên biến mất, tổn hại lớn có thể xảy ra. Giống như bạn rơi từ trên cao xuống vậy" - Lu chia sẻ.