A Massachusettsi Műszaki Egyetem professzora vagyok,
de nem épületeket vagy számítógépes rendszereket tervezek,
hanem testrészeket,
bionikus lábakat, amik kifinomult emberi járásra és futásra alkalmasak.
Volt egy hegymászó balesetem 1982-ben,
mindkét lábamat amputálni kellett, mert elfagytak benne a szövetek.
Itt láthatják a lábaimat:
24 szenzor, 6 mikroprocesszor és izom-ínműködést imitáló szerkezetek.
Térdtől lefelé lényegében egy rakás csavarból és anyából állok.
De ezzel a fejlett bionikus technológiával
tudok ugrálni, táncolni és futni.
(Taps)
Köszönöm.
(Taps)
Bionikus ember vagyok, de még nem kiborg.
Mikor meg akarom mozdítani a lábam,
központi idegrendszeremből kiindulva
jelek futnak végig az idegeimen,
és aktiválják épen maradt lábcsonkom izmait.
Mesterséges elektródák érzékelik ezeket a jeleket,
a bionikus lábrészben miniatűr számítógépek
dekódolják idegi impulzusaimat, így jön létre akaratlagos mozgásom.
Egyszerűen szólva:
amikor a mozgásra gondolok,
ez a parancs eljut testem szintetikus részébe.
Viszont azok a számítógépek nem képesek információt juttatni idegrendszerembe.
Amikor szintetikus lábamat érintem és mozdítom,
nem érzem sem az érintést, sem a mozgást.
Ha kiborg lennék, és érezném a lábam,
mert apró számítógépek közvetítenék az információt az idegrendszerembe,
hiszem, hogy ez alapjaiban változtatná meg
kapcsolatomat szintetikus testemmel.
Jelenleg nem érzem a lábaimat,
és emiatt azok elmémtől és testemtől egyaránt függetlenek.
Nem tartoznak hozzám.
Hiszem, ha kiborg lennék és érezném a lábamat,
hozzám tartozna, szerves részem lenne.
Az egyetemen "neuro-beágyazottság- tervezésen" dolgozunk.
Ebben a tervezési folyamatban
szintetikus elemekkel együtt emberi húst és csontot terveznek,
magát a biológiai testet,
hogy fokozzák a kétirányú kommunikációt
az idegrendszer és a mesterséges világ közt.
Ez a tervezés a kiborgműködés megalkotásának módszertana.
A folyamatban a mérnökök olyan jövőt vázolnak fel,
melyben a technológia többé már nem jelent
a testünktől-lelkünktől elkülönülő, élettelen eszközöket.
Ebben a jövőben a technológiát gondosan beépítik
természetünkbe,
ebben a világban végképp elveszíti jelentőségét,
hogy mi biológiai, és mi nem az,
mi emberi, és mi nem az,
mi természetes, és mi nem az.
Ez a jövő új testeket ígér az emberiségnek.
A neuro-beágyazottság-tervezés kiterjeszti majd idegrendszerünket
a szintetikus világba,
azt pedig belénk építi,
alapjaiban változtatva meg minket.
Mivel arra tervezik a biológiai testet,
hogy jobban tudjon kommunikálni a mesterségesen felépített világgal,
az emberiség a 21. századra véget vet a testi fogyatékosságnak,
és megteremti az emberi tökéletesedés tudományos-technológiai alapját
az emberi adottságokat a veleszületett, fiziológiai szinteken túlra terjesztve,
kognitív, érzelmi és fizikai értelemben egyaránt.
Számos eljárással alkothatók új testek egészen széles körben,
a biomolekuláristól a szövetek és szervek szintjéig.
Most a neuro-beágyazottság-tervezés egyik területéről beszélnék,
melyben a testszöveteket sebészi és regeneratív módszerekkel
kezelik és építik fel.
A jelenlegi amputációs paradigma
alapvetően nem változott az amerikai polgárháború óta,
és mára teljesen elavult a vezérlőelemek, szabályozórendszerek
és idegi interfész technológia drámai fejlődésének fényében.
A legfontosabb hibája a dinamikus izomkölcsönhatások hiánya
a szabályozás és a propriocepció szempontjából.
Mi a propriocepció?
Ha behajlítjuk bokánkat, az izmok összehúzódnak a láb elülső részén,
a hátsó részén pedig ugyanakkor megnyúlnak.
Ha viszont megfeszítjük a bokát, akkor épp az ellenkezője történik.
A láb hátsó részén összehúzódnak az izmok,
elöl pedig megnyúlnak.
Mikor ezek az izmok meghajlanak és megnyúlnak,
az inakban található biológiai érzékelők
idegi közvetítéssel információt továbbítanak az agyba.
Ezért nem kell odanéznünk ahhoz, hogy érzékeljük,
hol van a lábunk.
A jelenlegi amputációs paradigma megtöri ezeket a dinamikus izomkapcsolatokat,
ezáltal kiküszöböli a normális proprioceptív érzékelést.
Ebből következik, hogy egy szabványos műláb
nem képes információt küldeni az idegrendszernek arról,
hogy hol található a művégtag a térben.
Így a beteg, ha nem néz oda, nem észleli és nem érzi
sem a protézis helyzetét,
sem a mozgását.
Az én lábaimat polgárháború-korabeli módszerrel amputálták.
Érzem őket, most is érzem,
fantom tudatossággal.
Ám ha mozdítani próbálom, semmit nem érzek.
Olyan, mintha merev síbakancsba szorultak volna.
A probléma kiküszöbölésére
az egyetemen feltaláltuk az agonista- antagonista izom-ideg interfészt.
Röviden: az AMI-t.
Ezzel a módszerrel összeköthetjük a megmaradt idegeket
a külső, bionikus művégtagokkal.
Mi az AMI lényege, és hogyan működik?
Két, műtéti úton összekötött izomból áll.
az egyik az agonista, a másik az antagonista.
Amikor az agonista elektromos ingerlésre összerándul,
megnyújtja az antagonistát.
Ez az izomdinamikán alapuló kölcsönhatás
azt okozza, hogy az ínban található biológiai érzékelők
információt küldenek az idegeken keresztül a központi idegrendszerbe,
az ín hosszúságáról, sebességéről és erejéről szóló adatokat.
Így működik az inak propriocepciója,
és elsődlegesen így vagyunk képesek
helyzet-, mozás- és erőérzékelésre, -észlelésre a végtagjainkban.
Végtag-amputáció során
a sebész összeköti ezeket az ellentétesen működő, megmaradt izmokat,
így teremti meg az AMI-t.
Többszörös AMI-szerkezetek is létrehozhatók
több művégtag irányítására és érzékeléséhez.
Minden egyes AMI-izomra mesterséges elektródákat telepítenek,
és a bionikus végtagokban miniatűr számítógépek dekódolják azokat a jeleket,
amik a bionikus végtag nagy erejű motorjait szabályozzák.
Amikor a végtag működésbe lép,
az AMI-izmok oda-vissza mozognak,
idegi úton küldik a jeleket az agynak,
így lehetővé teszik, hogy a művégtag viselője természetes módon észlelhesse
lába helyzetét és mozgását.
Alkalmazhatók-e ezek a szövettervezési alapelvek a humán gyógyászatban?
Néhány éve jóbarátom, a 34 éves Jim Ewing
segítséget kért tőlem.
Borzalmas hegymászó balesetet szenvedett.
16 métert zuhant a Kajmán-szigeteken,
amikor kioldódott a kötele, és ő a földbe csapódott.
Rengeteg sérülést szenvedett:
átfúródott a tüdeje, darabokra törtek a csontjai.
Balesete után minden vágya az volt, hogy visszatérjen kedvenc sportjához,
a hegymászáshoz.
De hogy valósíthatná ezt meg?
A válasz a Kiborg Team volt,
sebészek, kutatók és mérnökök csapata,
akik az egyetemen összefogtak, hogy visszaadják Jimnek régi hegymászó énjét.
Egyikük, Dr. Matthew Carty
Brighamban és a Bostoni Női Kórházban AMI sebészeti módszerrel
amputálta Jim súlyosan sérült lábát.
Ínhüvelyeket hoztak létre, és Jim sípcsontjához erősítették,
hogy újra összekössék a szembenálló izmokat.
Az AMI-eljárás helyreállította az idegi kapcsolatot
Jim boka-lábizmai és agya között.
Amikor megmozdítja fantomlábát,
az újra összekötött izmok dinamikus párban mozognak,
az ideghálózaton át propriocepciós jeleket küldenek az agyba,
így Jim normálisan érzékeli boka-láb-helyzetét és mozgását,
még bekötött szemmel is.
Itt van Jim a MIT-laborban, műtétje után.
Elektródokkal elektromosan egy bionikus lábhoz kapcsoltuk
Jim AMI-izmait,
ő pedig hamar megtanulta, hogyan mozgassa műlábát
négy különböző boka-lábmozgás irányába.
Ezek az eredmények is lenyűgöztek minket, ám amikor Jim lábra állt,
olyan történt, amit sosem felejtünk el.
Az összes természetes biomechanika, amit a központi idegrendszer közvetített,
akaratlan reflextevékenységként
bontakozott ki a szintetikus lábon át.
A láb helyzetének összes bonyolultsága lépcsőzés közben –
(Taps)
a szemünk láttára bontakozott ki.
Itt Jim lefelé megy a lépcsőn,
bionikus lábujjával rálép a következő lépcsőfokra,
automatikusan végzi a természetes mozdulatokat,
anélkül, hogy tudatosan akarná mozgatni műlábát.
Jim központi idegrendszere ugyanis proprioceptív jeleket kap,
innen tudja, pontosan hogyan szabályozza természetes módon a lábát.
Jim úgy mozog és viselkedik, mintha az a műláb a természetes testrésze lenne.
Egy napon például a laborban
véletlenül rálépett egy tekercs szigetelőszalagra.
Önök mit tesznek, amikor valami a cipőjükhöz ragad?
Nem hajolnak le érte így, az olyan idétlen lenne.
Inkább lerázzák,
és pontosan ezt tette Jim is,
alig néhány órával azután, hogy az idegi összeköttetés létrejött.
Számomra az volt a legérdekesebb,
ahogy Jim elmesélte, mit élt át.
Azt mondta: "A robot a részemmé vált."
Jim Ewing: "Az első reggelen, miután a robothoz kapcsolódtam,
a lányom jött le a lépcsőn, kérdezte, milyen érzés kiborgnak lenni.
Azt feleltem: nem érzem magam annak.
Úgy érzem, rendes lábam van,
nem olyan, mintha robothoz kapcsolódnék,
hanem egy robot kapcsolódott hozzám,
és a részemmé vált.
Igen hamar a lábammá vált."
Köszönöm.
(Taps)
Azáltal, hogy kétirányú kapcsolatot teremtettünk
Jim idegrendszere és a szintetikus láb között,
megvalósítottuk a neurológiai beágyazódást.
Feltételeztem, hogy mivel Jim észlelni és mozgatni tudja műlábát,
és mivel idegrendszerén belül azokat a mozdulatokat is érzi,
műlába többé nem egy idegen segédeszköz,
hanem Jimhez tartozik, Jim testének szerves része.
E neurológiai beágyazódásnak köszönhetően ugyanis nem kiborgnak érzi magát.
Úgy érzi, visszakapta a lábát,
testi épsége újra teljes lett.
Gyakran kérdezik tőlem,
mikor fogok idegi úton kétirányú kapcsolatot teremteni műlábammal,
mikor lesz belőlem kiborg.
Őszintén szólva nem is biztos, hogy az akarok lenni.
Mielőtt amputálták a lábamat, csapnivaló diák voltam.
Többnyire rossz jegyeket kaptam az iskolában.
Aztán elvesztettem a lábamat,
és hopp, professzor lettem ezen a rangos egyetemen.
(Nevetés)
(Taps)
Attól tartok, ha egyszer idegi kapcsolatot teremtenék a lábammal,
az agyam visszaállna a nem-épp-sziporkázó üzemmódba.
(Nevetés)
De tudják mit, nem bánom, egyetemi profként megengedhetem magamnak.
(Nevetés)
(Taps)
Hiszem, hogy a neuro-beágyazottság- tervezés birodalma
messze több lesz egy művégtagcserénél,
olyan birodalomba repíti az emberiséget,
amely alapvetően újraértelmezi az emberi lehetőségeket.
Még ebben a században a mérnökök
hatékony, erős külső csontvázakká fogják bővíteni az idegrendszert,
e vázakat az emberek elméjükkel irányíthatják és érzékelhetik.
A testen belüli izmok újra konfigurálhatók,
így képesek vezérelni az erős motorokat,
így érezhetők és észlelhetők a külső váz mozgásai,
ez fokozza az emberi erőt, magasabb ugrást és gyorsabb futást eredményez.
Hiszem, hogy még ebben a században szuperhőssé válik az ember.
Testünket nem-emberi jellegű szerkezetekkel is bővíthetjük,
például szárnyakkal,
idegrendszerünkből irányítva és érezve minden szárnycsapást.
Leonardo da Vinci azt mondta: "Ha egyszer megízlelted a repülést,
utána úgy fogsz járni a földön, hogy szemed az eget fürkészi,
mert ott voltál fent, és oda vágysz vissza."
Hiszem, hogy századunk alkonyi éveire
az emberek külalakja és mozgása felismerhetetlenül más lesz majd,
mint amilyenek most vagyunk.
Az emberiség felszáll, és lebegni fog.
Jim Ewing lezuhant és csúnyán összetört,
de az ég felé tekintett, ahová mindig vágyott visszatérni.
A balesete után nemcsak arról álmodozott, hogy újra jár,
hanem hogy visszatér kedvenc sportjához, a hegymászáshoz is.
A Kiborg Team különleges lábat alkotott neki a függőleges világhoz,
ez a láb agyi irányítással teljes helyzet- és mozgásérzékelésre képes.
E technológiával Jim visszautazott a Kajmán-szigetekre,
a baleset helyszínére,
hogy kiborgként újjáépítve ismét az ég felé mászhasson.
(Zúgó hullámok)
(Taps)
Köszönöm.
(Taps)
Hölgyeim és uraim, íme, Jim Ewing, az első sziklamászó kiborg!
(Taps)