Các nhà khoa học đã tạo ra những robot sống siêu nhỏ được trang bị hệ thần kinh hoạt động, đánh dấu một bước tiến lớn so với các cỗ máy sinh học lai trước đây vốn chỉ có thể di chuyển mà không có sự kiểm soát nội tại.
Những cấu trúc mới này, gọi là neurobots, được tạo hoàn toàn từ tế bào phôi ếch. Điểm đặc biệt là chúng chứa các neuron có thể tự tổ chức thành mạng lưới thần kinh, từ đó trực tiếp chi phối cách chúng di chuyển và hành xử.
Khác với robot truyền thống làm từ kim loại và silicon, hay thậm chí các robot sống đời đầu chỉ di chuyển nhờ lông chuyển (cilia), neurobots tích hợp neuron kết nối với các loại tế bào khác bên trong cơ thể của chúng.
Sự tích hợp này làm thay đổi hình dạng và cách chúng di chuyển, đồng thời cho phép chúng thể hiện những hành vi phức tạp và đa dạng hơn so với các phiên bản không có hệ thần kinh.
Nghiên cứu do các nhà khoa học tại Viện Kỹ thuật Mô phỏng Sinh học Wyss, thuộc Đại Học Harvard dẫn đầu, phát triển từ nền tảng của xenobots - những cấu trúc đơn giản từ tế bào da ếch có thể tự di chuyển trong môi trường lỏng.
Mặc dù xenobots có thể tự di chuyển và phản ứng đơn giản với kích thích, chúng không có hệ thống trung tâm để điều phối hoạt động.
Để trang bị hệ thần kinh cho robot sống, nhóm nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật đưa các tế bào tiền thân thần kinh vào biobots ngay từ giai đoạn đầu hình thành.
Theo thời gian, các tế bào này biệt hóa thành neuron, không chỉ kết nối với nhau mà còn vươn tới các tế bào trên bề mặt robot chịu trách nhiệm tạo chuyển động, chẳng hạn như các tế bào đa lông chuyển.
Cấp độ kiểm soát mới
Khi hệ neuron được tích hợp, neurobots bắt đầu khác biệt rõ rệt so với các phiên bản đơn giản trước đó.
Mô thần kinh bổ sung làm thay đổi hình dạng của chúng - khiến chúng trở nên dài hơn - đồng thời thay đổi hành vi, dẫn đến mức độ hoạt động cao hơn và các kiểu chuyển động phức tạp hơn.
Theo các nhà nghiên cứu, điều này cho thấy hoạt động thần kinh không chỉ tồn tại mà còn thực sự ảnh hưởng đến cách các “cỗ máy sống” này vận hành.
“Tích hợp hệ thần kinh đóng vai trò quan trọng trong việc định hình lại hình dạng và chức năng của neurobots”, bà Haleh Fotowat, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. “So với biobots, neurobots dài hơn, có các kiểu biểu hiện tế bào lông chuyển khác biệt, hoạt động mạnh hơn, có hành vi tự phát phức tạp hơn, và trải qua những thay đổi đáng kể trong biểu hiện gene trên toàn bộ cơ thể”.
Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành các thí nghiệm để kiểm tra cách hoạt động thần kinh ảnh hưởng đến chuyển động. Trong một thử nghiệm, họ xử lý cả neurobots và biobots đối chứng bằng một loại thuốc làm thay đổi tín hiệu thần kinh.
Kết quả cho thấy phản ứng của 2 nhóm khác nhau theo cách củng cố giả thuyết rằng hệ thần kinh trong neurobots đang chủ động định hình hành vi, dù cơ chế chi tiết vẫn cần được làm rõ thêm.
Đáng chú ý, các nhà khoa học còn phát hiện những thay đổi gene bất ngờ trong neurobots, bao gồm cả các gene liên quan đến sự phát triển hệ thị giác ở ếch.
Điều này làm dấy lên khả năng rằng trong tương lai, những “robot sống” này có thể phát triển thêm các dạng cảm nhận - dù hiện tại vẫn chỉ là giả thuyết.
“Biobots, và giờ là neurobots, là những bước tiến vượt ra ngoài cách tư duy khoa học truyền thống và các mô hình trước đây”, ông Donald Ingber, giám đốc sáng lập Viện Wyss, nhận định. “Chúng mở ra một hướng đi hoàn toàn mới cho nghiên cứu y sinh - nơi chúng ta có thể hiểu sâu hơn về sinh học và thậm chí tạo ra những giải pháp y học mà hiện tại còn chưa thể hình dung”.
Theo IE
