Thành tựu nuôi sống ốc tai ngoài cơ thể mở ra cơ hội ứng dụng thực tế trong y học, đặc biệt trong điều trị mất thính lực, căn bệnh ảnh hưởng đến hàng trăm triệu người trên thế giới - Ảnh: Chris Taggart/Đại học Rockefeller
Ngay trước khi qua đời vào tháng 8-2025, giáo sư A. James Hudspeth cùng nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Thần kinh cảm giác thuộc Đại học Rockefeller (Mỹ) đã đạt được một đột phá mang tính lịch sử: nuôi sống và duy trì hoạt động của một lát ốc tai bên ngoài cơ thể.
Theo ScienceDaily, đây là lần đầu tiên giới khoa học có thể quan sát trực tiếp cơ chế sinh học tinh vi giúp con người nghe được âm thanh.
Nhờ thiết bị đặc biệt mô phỏng môi trường sống tự nhiên của ốc tai, nhóm nghiên cứu đã ghi lại hoạt động sinh cơ học sống của cơ quan này, bao gồm độ nhạy phi thường, khả năng phân tần sắc bén và phạm vi mã hóa cường độ âm thanh rộng.
“Chúng tôi giờ đây có thể theo dõi những bước đầu tiên của quá trình nghe trong điều kiện kiểm soát, điều chưa từng làm được trước đây", tiến sĩ Francesco Gianoli, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ.
Phát hiện này đồng thời khẳng định một nguyên lý vật lý sinh học đã được Hudspeth nghiên cứu suốt hơn 25 năm: hiện tượng “phân nhánh Hopf”, trạng thái bất ổn cơ học cho phép hệ thống khuếch đại tín hiệu cực nhỏ thành dao động rõ rệt.
Nếu như trước đây nguyên lý này chỉ được chứng minh ở động vật lưỡng cư như ếch bò, thì nay lần đầu tiên, nó được xác nhận trong ốc tai động vật có vú, vốn gần gũi với con người.
Để đạt được điều đó, nhóm đã sử dụng ốc tai của chuột gerbil, loài có dải nghe tương tự con người. Những lát mô siêu nhỏ, chỉ 0,5mm, được đặt trong buồng nuôi dưỡng với dung dịch giàu dưỡng chất, duy trì nhiệt độ và điện thế giống hệt môi trường sống tự nhiên.
Khi phát âm thanh qua loa siêu nhỏ, các nhà khoa học quan sát được sự mở, đóng của kênh ion trong bó lông tế bào và quá trình tế bào lông ngoài co duỗi theo biến đổi điện thế, từ đó khuếch đại tín hiệu âm thanh.
Nhà sinh lý thần kinh Marcelo Magnasco, đồng nghiệp lâu năm của Hudspeth, gọi đây là “một kiệt tác” và đánh giá thí nghiệm là một trong những thành tựu ấn tượng nhất của ngành sinh vật lý trong 5 năm qua.
Thành tựu này không chỉ mang giá trị học thuật, nó còn mở ra cơ hội ứng dụng thực tế trong y học, đặc biệt trong điều trị mất thính lực, căn bệnh ảnh hưởng đến hàng trăm triệu người trên thế giới.
Các nhà khoa học kỳ vọng lát ốc tai nuôi sống ngoài cơ thể sẽ trở thành công cụ mới để thử nghiệm thuốc, can thiệp vào từng loại tế bào cụ thể và tìm hiểu chính xác khi nào hệ thống thính giác bị hỏng. Từ đó, những phương pháp điều trị phục hồi thính giác, vốn chưa từng có thuốc đặc hiệu được phê duyệt, có thể thành hiện thực trong tương lai gần.
Đối với giáo sư Hudspeth, người đã dành hơn nửa thế kỷ cuộc đời nghiên cứu cơ chế nghe, đây được xem là “đỉnh cao” trong sự nghiệp. Với cộng đồng khoa học, đó là bước ngoặt mở ra cánh cửa mới trong việc chinh phục bí mật của thính giác và đem lại hy vọng cho hàng triệu người mất đi âm thanh của cuộc sống.
