Ο Bertolt Meyer απομακρύνει τον αριστερό του βραχίονα και μου το δίνει. Είναι μαλακό και μαύρο, και το χέρι έχει μια σαφή κάλυψη σιλικόνης, σαν μια θήκη iPhone. Κάτω από το καουτσούκ δέρμα είναι σκελετικά ρομποτικά δάχτυλα του είδους που βλέπετε σε μια ταινία sci-fi - ο «δροσερός παράγοντας», ο Meyer το αποκαλεί.
Από αυτή την ιστορία
[×] ΚΛΕΙΣΤΕ
Ο βιολογικός άνθρωπος διαθέτει μια τεχνητή καρδιά ικανή να αντλεί 2.5 γαλόνια αίματος ανά λεπτό.
Βίντεο: Εξερευνήστε τον άνθρωπο των εκατομμυρίων δολαρίων
[×] ΚΛΕΙΣΤΕ
Ένα από τα τελικά βήματα στη δημιουργία του βιονικού ανθρώπου είναι η σύνδεση των ποδιών και η τοποθέτηση του για να βάλει το ένα πόδι μπροστά από το άλλο.
Βίντεο: Πώς να διδάξετε ένα ρομπότ να περπατήσει
[×] ΚΛΕΙΣΤΕ
Οι μηχανικοί δημιούργησαν ένα "ρομπότ" που ονομάζεται Bionic Man που χρησιμοποιεί προσθετικά άκρα και τεχνητά όργανα αξίας 1 εκατομμυρίου δολαρίων - για να δείξει πόσο από το ανθρώπινο σώμα μπορεί τώρα να ξαναχτιστεί με μέταλλο, πλαστικό και κυκλώματα. (James Cheadle) 
Τα πρώτα γνωστά τεχνητά άκρα χρησιμοποιήθηκαν στην Αίγυπτο πριν από περίπου 3.000 χρόνια. (Kenneth Garrett / National Geographic Stock) 
Μόνο πρόσφατα έχουμε αρχίσει να βλέπουμε εκθετικές προόδους στην προσθετική, όπως το χέρι του ι-άκρου, που φοριέται από τον κοινωνικό ψυχολόγο Bertolt Meyer, το οποίο μπορεί να μεταφράσει τα μυϊκά του σήματα σε πολλαπλές λαβές. (Χαρακτηριστικά Gavin Rodgers / Rex / Εικόνες AP) 
Ο Bionic Man έχει ύψος 6 πόδια 6 ίντσες και περιλαμβάνει ένα τεχνητό πάγκρεας, νεφρό και σπλήνα. (James Cheadle) 
Ο Bertolt Meyer στέκεται πρόσωπο με πρόσωπο με τον Bionic Man. Το πρόσωπο του Meyer χρησιμοποιήθηκε ως βάση για το ρομπότ. (Press Press / James Veysey / Redux) 
Ο Hugh Herr, ο οποίος έχασε τα πόδια του από κρυοπαγήματα ενώ ορειβασία το 1982, εφευρέθηκε αρκετές υψηλής τεχνολογίας προσθετικές, συμπεριλαμβανομένου του τεχνητού αστραγάλου της BiOM. Χρησιμοποιεί προσωπικά οκτώ διαφορετικά προσθετικά πόδια ειδικά σχεδιασμένα για δραστηριότητες που περιλαμβάνουν τρέξιμο, κολύμβηση και αναρρίχηση με πάγο. (Simon Bruty / Αθλητισμός εικονογραφημένο / Getty Images) 
Φωτογραφίες
σχετικό περιεχόμενο
- Θα δούμε ποτέ έναν Bionic Winter Olympian;
Κρατάω το χέρι στο χέρι μου. "Είναι αρκετά φως", λέω. "Ναι, μόνο λίγα λίρες", απαντά.
Προσπαθώ να μην κοιτάζω το κούτσουρο όπου πρέπει να είναι το χέρι του. Ο Meyer εξηγεί πώς λειτουργεί το προσθετικό άκρο του. Η συσκευή κρατιέται με αναρρόφηση. Μια θήκη σιλικόνης στο κολόβωμα βοηθάει στη δημιουργία στεγανών σφραγίδων γύρω από το άκρο. "Πρέπει να είναι άνετα και άνετα την ίδια στιγμή", λέει.
"Μπορώ να το αγγίξω;" ρωτώ. "Πήγαινε", λέει. Τρέχω το χέρι μου κατά μήκος της κολλώδους σιλικόνης και βοηθά να διαλύσει την ανησυχία μου - το κούτσουρο μπορεί να φαίνεται περίεργο, αλλά το χέρι αισθάνεται ισχυρό και υγιές.
Ο Meyer, 33 ετών, είναι χτισμένος ελαφρώς και έχει σκοτεινά χαρακτηριστικά και φιλικό πρόσωπο. Ένας ντόπιος του Αμβούργου, η Γερμανία, που ζει σήμερα στην Ελβετία, γεννήθηκε με μόνο μια ίντσα βραχίονα κάτω από τον αριστερό αγκώνα. Έχει φορέσει ένα προσθετικό άκρο από την ηλικία των 3 μηνών. Ο πρώτος ήταν παθητικός, μόνο για να συνηθίσει το νεαρό μυαλό του να έχει κάτι εξωτερικό συνδεδεμένο με το σώμα του. Όταν ήταν 5 χρονών, πήρε ένα άγκιστρο, τον οποίο ελέγχει με μια ιμάντα στους ώμους του. Δεν το φορούσε πολύ, έως ότου μπήκε στο Boy Scouts όταν ήταν 12 ετών. "Το μειονέκτημα είναι ότι είναι εξαιρετικά άβολο γιατί φοράτε πάντα την πλεξούδα", λέει.
Αυτή η τελευταία επανάληψη είναι ένα βιονικό χέρι, με κάθε δάχτυλο να οδηγείται από το δικό του κινητήρα. Στο εσωτερικό του διαμορφωμένου αντιβραχίου υπάρχουν δύο ηλεκτρόδια που ανταποκρίνονται στα μυϊκά σήματα στο υπολειπόμενο άκρο: Η αποστολή ενός σήματος σε ένα ηλεκτρόδιο ανοίγει το χέρι και το άλλο κλείνει. Η ενεργοποίηση και των δύο επιτρέπει στον Meyer να περιστρέφει τον καρπό και να ακινητοποιεί 360 μοίρες. "Η μεταφορά που χρησιμοποιώ για αυτό είναι να μαθαίνω πώς να παρκάρω παράλληλα το αυτοκίνητό σας", λέει καθώς ανοίγει το χέρι του με ένα σφυρί. Στην αρχή, είναι λίγο δύσκολο, αλλά μπορείτε να το κρεμάσετε.
Αγγίξτε το Bionics, ο κατασκευαστής αυτού του μηχανικού θαύματος, το αποκαλεί i-limb. Το όνομα αντιπροσωπεύει περισσότερο από το μάρκετινγκ. Βελτιωμένο λογισμικό, μπαταρίες μεγαλύτερης διάρκειας και μικρότεροι, πιο αποδοτικοί μικροεπεξεργαστές - οι τεχνολογίες που οδηγούν την επανάσταση στις προσωπικές ηλεκτρονικές συσκευές - έχουν προχωρήσει σε μια νέα εποχή στη βιονική. Εκτός από τα προσθετικά άκρα, τα οποία είναι πιο ευέλικτα και φιλικά προς το χρήστη από ποτέ, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει λειτουργικά πρωτότυπα τεχνητών οργάνων που μπορούν να πάρουν τη θέση του σπληνός, του παγκρέατος ή των πνευμόνων. Και ένα πειραματικό εμφύτευμα που συνδέει τον εγκέφαλο σε έναν υπολογιστή έχει την υπόσχεση ότι θα δώσει τετραπληγία στον έλεγχο των τεχνητών άκρων. Αυτά τα βιολονικά θαύματα θα βρεθούν όλο και περισσότερο στη ζωή μας και στο σώμα μας. Ποτέ δεν είχαμε αντικατασταθεί.
Συνάντησα τον Meyer σε καλοκαιρινή μέρα στο Λονδίνο, στην αυλή ενός εργοστασίου μπισκότων του 19ου αιώνα. Ο Meyer είναι κοινωνικός ψυχολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης, αλλά οι προσωπικές του εμπειρίες με την προσθετική έχουν ενσταλάξει μέσα του μια γοητεία της βιονικής τεχνολογίας. Λέει ότι τα τελευταία πέντε χρόνια, ειδικότερα, έχουν δει μια έκρηξη της καινοτομίας. Καθώς συζητήσαμε για τον καφέ, οι μηχανικοί εργάστηκαν σε μια νέα διαδήλωση σε ένα κοντινό κτίριο. Τους τελευταίους μήνες συγκέντρωναν προσθετικά άκρα και τεχνητά όργανα από όλο τον κόσμο για να συναρμολογηθούν σε μια ενιαία, τεχνητή δομή που ονομάζεται Bionic Man. Μπορείτε να δείτε τα εκπληκτικά αποτελέσματα σε μια εκπομπή ντοκιμαντέρ 20 Οκτωβρίου στο κανάλι Smithsonian.
Οι μηχανικοί σχεδίασαν το Bionic Man για να επιτρέψουν σε πολλά εξαρτώμενα από τον άνθρωπο εξαρτήματα του να λειτουργούν χωρίς σώμα. Για παράδειγμα, αν και το ρομπότ είναι εφοδιασμένο με i-άκρα, δεν διαθέτει το νευρικό σύστημα ή τον εγκέφαλο για να τους κάνει να δουλέψουν. Αντ 'αυτού, ο Bionic Man μπορεί να ελέγχεται εξ αποστάσεως μέσω υπολογιστή και ειδικά σχεδιασμένου υλικού διασύνδεσης, ενώ μια σύνδεση Bluetooth μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη λειτουργία των i-άκρων. Παρόλα αυτά, το ρομπότ δείχνει με ακρίβεια πόσο από το σώμα μας μπορεί να αντικατασταθεί από κυκλώματα, πλαστικό και μέταλλο. Προσθέτοντας στο δραματικό αποτέλεσμα, το πρόσωπο του Bionic Man είναι ένα ρεπλίκα σιλικόνης του Meyer's.
Ο Rich Walker, διευθύνων σύμβουλος του έργου, λέει ότι η ομάδα του ήταν σε θέση να ανοικοδομήσει πάνω από το 50% του ανθρώπινου σώματος. Το επίπεδο προόδου στην βιονική έκπληξη όχι μόνο του, αλλά «ακόμη και οι ερευνητές που είχαν εργαστεί στα τεχνητά όργανα», λέει. Αν και πολλά τεχνητά όργανα δεν μπορούν ακόμα να λειτουργήσουν μαζί σε ένα μόνο ανθρώπινο σώμα, το σενάριο έχει γίνει αρκετά ρεαλιστικό ώστε οι βιοθεοσιοί, οι θεολόγοι και άλλοι να διαφωνούν με το ερώτημα: Πόσο ένα ανθρώπινο ον μπορεί να αντικατασταθεί και να θεωρηθεί ακόμα ανθρώπινο; Για πολλούς, το κριτήριο είναι αν μια συσκευή ενισχύει ή παρεμβαίνει στην ικανότητα του ασθενούς να συσχετίζεται με άλλους ανθρώπους. Υπάρχει ευρεία συμφωνία, για παράδειγμα, ότι η τεχνολογία που αποκαθιστά τις λειτουργίες του κινητήρα σε ένα θύμα εγκεφαλικού επεισοδίου ή παρέχει όραση στους τυφλούς δεν κάνει ένα άτομο λιγότερο ανθρώπινο. Αλλά τι γίνεται με την τεχνολογία που θα μπορούσε κάποια μέρα να μετατρέψει τον εγκέφαλο σε έναν ημι-οργανικό υπερυπολογιστή; Ή προσφέρετε στους ανθρώπους αισθήσεις που αντιλαμβάνονται τα μήκη κύματος του φωτός, τις συχνότητες ήχων και ακόμη και τις μορφές ενέργειας που κανονικά δεν είναι εφικτές; Τέτοιοι άνθρωποι δεν μπορούν πλέον να περιγραφούν ως αυστηρά "ανθρώπινοι", ανεξάρτητα από το αν αυτές οι βελτιώσεις αντιπροσωπεύουν βελτίωση σε σχέση με το αρχικό μοντέλο.
Αυτά τα μεγάλα ερωτήματα φαίνονται πολύ μακριά όταν βλέπω για πρώτη φορά μηχανικούς που εργάζονται στον Bionic Man. Είναι ακόμα μια απρόσωπη συλλογή από μη συναρμολογημένα μέρη. Ωστόσο, τα χέρια και τα πόδια που βρίσκονται σε μακρύ μαύρο τραπέζι φανερώνουν σαφώς την ανθρώπινη μορφή.
Ο ίδιος ο Meyer μιλάει για αυτή την ποιότητα, περιγράφοντας το i-άκρο του ως το πρώτο προσθετικό που χρησιμοποίησε, στην οποία η αισθητική ταιριάζει με τη μηχανική. Αισθάνεται πραγματικά σαν μέρος του, λέει.
Ο David Gow, ένας σκωτσέζος μηχανικός που δημιούργησε το i-άκρο, λέει ότι ένα από τα σημαντικότερα επιτεύγματα στον τομέα της προσθετικής έχει κάνει τους ακρωτηριασμένους να αισθάνονται πάλι ολόκληροι και να μην νιώθουν πλέον αμήχανοι να βλέπουν με ένα τεχνητό άκρο. "Οι ασθενείς θέλουν πραγματικά να τινάζουν τα χέρια των ανθρώπων με αυτό", λέει.
Ο Gow, 56 ετών, έχει από καιρό συναρπαστεί από την πρόκληση του σχεδιασμού προσθετικής. Μετά από σύντομη εργασία στην αμυντική βιομηχανία έγινε μηχανικός σε κυβερνητικό ερευνητικό νοσοκομείο που προσπάθησε να αναπτύξει ηλεκτροκίνητη προσθετική. Είχε ένα από τα πρώτα του επιτεύγματα ενώ προσπάθησε να καταλάβει πώς να σχεδιάσει ένα χέρι αρκετά μικρό για τα παιδιά. Αντί να χρησιμοποιεί ένα κεντρικό μοτέρ, την τυπική προσέγγιση, ενσωμάτωσε μικρότερους κινητήρες στον αντίχειρα και τα δάχτυλα. Η καινοτομία τόσο μείωσε το μέγεθος του χεριού όσο και άνοιξε το δρόμο για αρθρωτά ψηφία.
Αυτός ο αρθρωτός σχεδιασμός αργότερα έγινε η βάση για το i-limb: Κάθε δάχτυλο τροφοδοτείται από ένα μοτέρ 0, 4 ιντσών που κλείνει αυτόματα όταν οι αισθητήρες υποδεικνύουν ότι υπάρχει επαρκής πίεση σε ό, τι κρατιέται. Όχι μόνο δεν εμποδίζει το χέρι από τη θραύση, ας πούμε, ένα φλιτζάνι αφρού, επιτρέπει μια ποικιλία λαβών. Όταν τα δάχτυλα και ο αντίχειρας κατεβαίνουν μαζί, δημιουργούν μια "λαβή δύναμης" για τη μεταφορά μεγάλων αντικειμένων. Μια άλλη λαβή σχηματίζεται με το κλείσιμο του αντίχειρα στο πλάι του δείκτη, επιτρέποντας στον χρήστη να κρατήσει μια πλάκα ή (περιστρέφοντας τον καρπό) να γυρίσει ένα κλειδί σε μια κλειδαριά. Ένας τεχνικός ή χρήστης μπορεί να προγραμματίσει τον μικρό υπολογιστή του i-limb με ένα μενού προκαθορισμένων διαμορφώσεων λαβής, το καθένα από τα οποία ενεργοποιείται από μια συγκεκριμένη κίνηση των μυών που απαιτεί εκτεταμένη εκπαίδευση και πρακτική για μάθηση. Η τελευταία έκδοση του i-limb, που κυκλοφόρησε τον περασμένο Απρίλιο, πηγαίνει ένα βήμα πιο μακρινό: Μια εφαρμογή που φορτώνεται σε ένα iPhone δίνει στους χρήστες πρόσβαση σε ένα μενού από 24 διαφορετικές προεπιλεγμένες λαβές με το πάτημα ενός κουμπιού.
Για τον Hugh Herr, βιοφυσικό και μηχανικό που είναι διευθυντής της ομάδας βιομεατρονικής στο Media Lab του Massachusetts Institute of Technology, οι προσθετικές βελτιώνονται τόσο γρήγορα που προβλέπει ότι οι αναπηρίες θα εξαλειφθούν σε μεγάλο βαθμό μέχρι τα τέλη του 21ου αιώνα. Αν ναι, δεν θα είναι καθόλου μικρό μέρος χάρη στον ίδιο τον Χέρ. Ήταν 17 ετών όταν πιάστηκε σε μια χιονοθύελλα ενώ αναρριχήθηκε το Όρος Ουάσινγκτον του Νιού Χάμσαϊρ το 1982. Διασώθηκε μετά από τρεισήμισι ημέρες, αλλά από τότε ο παγετός είχε πάρει το φόρο και οι χειρουργοί έπρεπε να ακρωτηριάσουν και τα δύο πόδια κάτω από τα γόνατα. Ήταν αποφασισμένος να αναρριχηθεί ξανά στο βουνό, αλλά τα στοιχειώδη προσθετικά πόδια που είχε τοποθετηθεί ήταν μόνο ικανά να περπατούν αργά. Έτσι, ο Herr σχεδίασε τα πόδια του, βελτιστοποιώντας τα για να διατηρήσουν την ισορροπία στα βουνά, τόσο στενά όσο και δεκάρα. Πάνω από 30 χρόνια αργότερα, κατέχει ή συνυπάρχει περισσότερες από δώδεκα διπλώματα ευρεσιτεχνίας που σχετίζονται με προσθετικές τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένου ενός τεχνητού γονάτου που ελέγχεται από υπολογιστή και προσαρμόζεται αυτόματα σε διαφορετικές ταχύτητες περπάτημα.
Ο Herr χρησιμοποιεί προσωπικά οκτώ διαφορετικά είδη ειδικών προσθετικών ποδιών, σχεδιασμένα για δραστηριότητες που περιλαμβάνουν τρέξιμο, αναρρίχηση σε πάγο και κολύμβηση. Είναι εξαιρετικά δύσκολο, όπως λέει, να σχεδιάσει ένα ενιαίο προσθετικό άκρο "να κάνει πολλά καθήκοντα αλλά και το ανθρώπινο σώμα". Αλλά πιστεύει ότι μια πρόθεση ικανή να "περπατάει και να τρέχει που εκτελεί στο επίπεδο του ανθρώπινου ποδιού" είναι μόλις μία ή δύο δεκαετίες μακριά.
***
Η παλαιότερη γνωστή προσθετική χρησιμοποιήθηκε περίπου 3.000 χρόνια πριν στην Αίγυπτο, όπου οι αρχαιολόγοι έχουν αποκαλύψει ένα σκαλιστό ξύλινο δάχτυλο που είναι προσαρτημένο σε ένα κομμάτι από δέρμα που μπορεί να τοποθετηθεί σε ένα πόδι. Τα λειτουργικά μηχανικά άκρα δεν ήρθαν μέχρι τον 16ο αιώνα, όταν ένας γαλλικός χειρούργος της μάχης Ambroise Paré εφευρέθηκε ένα χέρι με εύκαμπτα δάχτυλα που λειτουργούσαν με τα αλιεύματα και τις πηγές. Δημιούργησε επίσης ένα πόδι με μηχανικό γόνατο που ο χρήστης μπορούσε να ασφαλίσει στη θέση του ενώ στέκεται. Αλλά αυτές οι εξελίξεις ήταν η εξαίρεση. Καθ 'όλη την ανθρώπινη ιστορία, ένα άτομο που έχασε ένα άκρο ήταν πιθανό να υποκύψει στη μόλυνση και να πεθάνει. Ένα άτομο που γεννήθηκε χωρίς άκρο αποφεύχθηκε συνήθως.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ήταν ο εμφύλιος πόλεμος που έθεσε πρώτα την προσθετική σε ευρεία χρήση. Ο ακρωτηριασμός ενός θρυμματισμένου βραχίονα ή ποδιού ήταν ο καλύτερος τρόπος για την πρόληψη της γάγγραινας και χρειάστηκε ένας χειρούργος χειρούργος για λίγα μόνο λεπτά για να χορηγήσει χλωροφόρμιο, αφαίρεσε το άκρο και έκοψε το πτερύγιο κλειστό. Περίπου 60.000 ακρωτηριασμοί εκτελούνται τόσο από τον Βορρά όσο και από τον Νότο, με ποσοστό επιβίωσης 75%. Μετά τον πόλεμο, όταν η ζήτηση για προσθετική ανέβηκε στα ύψη, η κυβέρνηση προσέφυγε, παρέχοντας στους βετεράνους χρήματα για να πληρώσουν για νέα μέλη. Οι επόμενοι πόλεμοι οδήγησαν σε περισσότερες πρόοδοι. Κατά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, 67.000 ακρωτηριασμοί έλαβαν χώρα μόνο στη Γερμανία και οι γιατροί εκεί ανέπτυξαν νέα όπλα που θα μπορούσαν να επιτρέψουν στους βετεράνους να επιστρέψουν στη χειρωνακτική εργασία και στο εργοστάσιο. Μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, νέα υλικά όπως τα πλαστικά και το τιτάνιο έκαναν το δρόμο τους σε τεχνητά άκρα. "Μπορείτε να βρείτε σημαντικές καινοτομίες μετά από κάθε περίοδο πολέμου και συγκρούσεων", λέει ο Herr.
Οι πόλεμοι στο Ιράκ και το Αφγανιστάν δεν αποτελούν εξαίρεση. Από το 2006, η Υπηρεσία Προηγμένων Έργων Έρευνας για την Άμυνα έχει διαθέσει 144 εκατομμύρια δολάρια σε προσθετική έρευνα για να βοηθήσει τους περίπου 1.800 Αμερικανούς στρατιώτες που έχουν υποστεί τραυματική απώλεια των άκρων.
Μερικές από αυτές τις επενδύσεις πήγαν στην πιο γνωστή εφεύρεση του Herr, ένας βιονικός αστράγαλος σχεδιασμένος για ανθρώπους που έχουν χάσει ένα ή και τα δύο πόδια κάτω από τα γόνατα. Γνωστή ως BiOM και πωλείται από την εταιρία Herr iWalk (υπάρχουν πολλά μικρά "i's" που επιπλέουν γύρω από την βιομηχανία προσθετικών σήμερα), η συσκευή είναι εξοπλισμένη με αισθητήρες, πολλαπλούς μικροεπεξεργαστές και μπαταρία - προωθεί τους χρήστες προς τα εμπρός με κάθε βήμα, οι απωθητές ξαναβρίσκουν την χαμένη ενέργεια καθώς περπατούν. Ο Roy Aaron, καθηγητής ορθοπαιδικής χειρουργικής στο Πανεπιστήμιο Brown και ο διευθυντής του Κέντρου για την Αναστηλωτική και Αναγεννητική Ιατρική Brown / VA, λέει ότι οι άνθρωποι που χρησιμοποιούν ένα BiOM το συγκρίνουν για να πετάξουν σε έναν κινούμενο διάδρομο σε ένα αεροδρόμιο.
Ο Herr οραματίζεται ένα μέλλον όπου η προσθετική όπως το BiOM μπορεί να συγχωνευθεί με το ανθρώπινο σώμα. Οι κάλπες, οι οποίες μερικές φορές πρέπει να υποφέρουν από τρίχα και πληγές, ενώ φοράνε τις συσκευές τους, θα μπορούσαν κάποια μέρα να μπορούν να συνδέσουν τα τεχνητά άκρα τους απευθείας με τα οστά τους με τιτάνιο.
Ο Michael McLoughlin, ο μηχανικός που πρωτοστατεί στην ανάπτυξη προχωρημένης προσθετικής στο εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, θέλει επίσης να δει τα βιονικά άκρα που είναι πιο ολοκληρωμένα με το ανθρώπινο σώμα. Το Modular Protective Limb (MPL), ένας τεχνητός μηχανισμός arm-and-hand που κατασκευάστηκε από το εργαστήριο Johns Hopkins, έχει 26 αρθρώσεις που ελέγχονται από 17 ξεχωριστούς κινητήρες και "μπορεί να κάνει σχεδόν όλα τα κανονικά άκρα μπορούν να κάνουν", λέει ο McLoughlin. Ωστόσο, οι εξελιγμένες κινήσεις του MPL περιορίζονται από το επίπεδο της τεχνολογίας που διατίθεται για τη διασύνδεση με το νευρικό σύστημα του σώματος. (Είναι συγκρίσιμο με το να κατέχει ένα κορυφαίο προσωπικό υπολογιστή που συνδέεται με μια αργή σύνδεση στο Internet.) Αυτό που χρειάζεται είναι ένας τρόπος για να αυξηθεί η ροή των δεδομένων - ενδεχομένως με την καθιέρωση μιας άμεσης ανερχόμενης ζεύξης στον ίδιο τον εγκέφαλο.
Τον Απρίλιο του 2011, οι ερευνητές του Brown κατάφεραν ακριβώς αυτό όταν συνδέουν ένα ρομποτικό χέρι απευθείας στο μυαλό της Cathy Hutchinson, μιας 58χρονης τετραπληγίας που δεν μπορεί να κινήσει τα χέρια και τα πόδια της. Τα αποτελέσματα, που καταγράφηκαν σε βίντεο, είναι εκπληκτικά: η Cathy μπορεί να πάρει ένα μπουκάλι και να την σηκώσει στο στόμα της για να πιει.
Αυτό το κατόρθωμα έγινε δυνατό όταν οι νευροχειρουργοί δημιούργησαν μια μικρή τρύπα στο κρανίο της Cathy και εμφύτευσαν έναν αισθητήρα μεγέθους μιας ασπιρίνης μωρών στον κινητικό φλοιό της, ο οποίος ελέγχει τις κινήσεις του σώματος. Στο εξωτερικό του αισθητήρα υπάρχουν 96 ηλεκτρόδια που είναι ανθεκτικά στα μαλλιά και μπορούν να ανιχνεύσουν ηλεκτρικά σήματα που εκπέμπονται από τους νευρώνες. Όταν ένας άνθρωπος σκέφτεται να εκτελέσει ένα συγκεκριμένο φυσικό καθήκον - όπως η ανύψωση του αριστερού βραχίονα του ή η πρόσκρουση ενός μπουκαλιού με το δεξί του χέρι - οι νευρώνες εκπέμπουν ένα ξεχωριστό μοτίβο ηλεκτρικών παλμών που σχετίζονται με αυτή την κίνηση. Στην περίπτωση του Hutchinson, οι νευροεπιστήμονες την ζήτησαν να φανταστεί μια σειρά κινήσεων σώματος. με κάθε νοητική προσπάθεια, τα ηλεκτρόδια που εμφυτεύτηκαν στον εγκέφαλό της, πήραν το ηλεκτρικό πρότυπο που δημιουργούσαν οι νευρώνες και τα διαβίβαζαν μέσω ενός καλωδίου σε έναν εξωτερικό υπολογιστή κοντά στην αναπηρική πολυθρόνα. Έπειτα, οι ερευνητές μετέφρασαν κάθε πρότυπο σε έναν κωδικό εντολής για ένα ρομποτικό βραχίονα τοποθετημένο στον υπολογιστή, επιτρέποντάς του να ελέγχει το μηχανικό χέρι με το μυαλό του. "Η όλη μελέτη ενσωματώνεται σε ένα πλαίσιο του βίντεο, και αυτό είναι το χαμόγελο της Cathy, όταν βάζει το μπουκάλι κάτω", λέει ο Μπράουν νευροεπιστήμονας John Donoghue, ο οποίος συντονίζει το ερευνητικό πρόγραμμα.
Ο Donoghue ελπίζει ότι αυτή η μελέτη τελικά θα επιτρέψει στον εγκέφαλο να σχηματίσει μια άμεση διασύνδεση με τα βιονικά άκρα. Ένας άλλος στόχος είναι να αναπτυχθεί ένα εμφύτευμα που να μπορεί να καταγράφει και να μεταδίδει δεδομένα ασύρματα. Κάτι τέτοιο θα εξαλείψει το καλώδιο που συνδέει σήμερα τον εγκέφαλο με τον υπολογιστή, επιτρέποντας την κινητικότητα για τον χρήστη και μειώνοντας τον κίνδυνο λοίμωξης που προκύπτει από τα καλώδια που διέρχονται από το δέρμα.
Ίσως η πιο δύσκολη πρόκληση που αντιμετωπίζουν οι εφευρέτες τεχνητών οργάνων είναι το αμυντικό σύστημα του σώματος. "Αν βάλετε κάτι, το ανοσοποιητικό σύστημα ολόκληρου του σώματος θα προσπαθήσει να το απομονώσει", λέει ο Joan Taylor, καθηγητής φαρμακευτικής στο Πανεπιστήμιο De Montfort της Αγγλίας, ο οποίος αναπτύσσει ένα τεχνητό πάγκρεας. Η έξυπνη συσκευή της δεν περιέχει κυκλώματα, μπαταρίες ή κινούμενα μέρη. Αντ 'αυτού, μια δεξαμενή ινσουλίνης ρυθμίζεται από ένα μοναδικό φραγμό πηκτώματος που εφευρέθηκε από τον Taylor. Όταν αυξάνονται τα επίπεδα γλυκόζης, η περίσσεια γλυκόζης στους ιστούς του σώματος αναρροφά το πήγμα, προκαλώντας το να μαλακώσει και να απελευθερώσει την ινσουλίνη. Στη συνέχεια, καθώς τα επίπεδα γλυκόζης πέφτουν, το πήκτωμα σκληραίνει ξανά, μειώνοντας την απελευθέρωση της ινσουλίνης. Το τεχνητό πάγκρεας, το οποίο θα εμφυτευτεί μεταξύ της χαμηλότερης νεύρωσης και του ισχίου, συνδέεται με δύο λεπτούς καθετήρες σε μια θύρα που βρίσκεται ακριβώς κάτω από την επιφάνεια του δέρματος. Κάθε λίγες εβδομάδες, η δεξαμενή ινσουλίνης θα ξαναγεμίζεται χρησιμοποιώντας ένα
σύριγγα που ταιριάζει στο λιμάνι.
Η πρόκληση είναι ότι όταν το Taylor εξέτασε τη συσκευή σε χοίρους, το ανοσοποιητικό σύστημα των ζώων αποκρίθηκε σχηματίζοντας ουλώδη ιστό γνωστό ως συμφύσεις. "Είναι σαν κόλλα σε εσωτερικά όργανα", λέει ο Taylor, "προκαλώντας συστολές που μπορεί να είναι επώδυνες και να οδηγήσουν σε σοβαρά προβλήματα." Ωστόσο, ο διαβήτης είναι ένα τόσο διαδεδομένο πρόβλημα - όσο 26 εκατομμύρια Αμερικανοί πάσχουν από θλίψη - ότι ο Taylor δοκιμάζει τεχνητό πάγκρεας σε ζώα με στόχο την επίλυση του προβλήματος απόρριψης πριν ξεκινήσουν κλινικές δοκιμές με ανθρώπους.
Για ορισμένους κατασκευαστές τεχνητών οργάνων, το κύριο πρόβλημα είναι το αίμα. Όταν συναντά κάτι ξένο, συντρίβει. Είναι ένα ιδιαίτερο εμπόδιο στη δημιουργία ενός αποτελεσματικού τεχνητού πνεύμονα, ο οποίος πρέπει να περάσει αίμα μέσω μικροσκοπικών συνθετικών σωλήνων. Ο Taylor και άλλοι ερευνητές συνεργάζονται με βιοϊατρικούς ειδικούς και χειρουργούς που αναπτύσσουν νέες επικαλύψεις και τεχνικές για να βελτιώσουν την αποδοχή του ξένου υλικού από το σώμα. «Νομίζω ότι με περισσότερη εμπειρία και εξειδικευμένη βοήθεια, μπορεί να γίνει», λέει. Αλλά πριν η Taylor συνεχίσει την έρευνά της, λέει ότι πρέπει να βρει έναν εταίρο για να προσφέρει περισσότερη χρηματοδότηση.
Και οι ιδιώτες επενδυτές μπορεί να είναι δύσκολο να έρθουν, δεδομένου ότι μπορεί να χρειαστούν χρόνια για να επιτευχθούν οι τεχνολογικές ανακαλύψεις που κάνουν μια εφεύρεση κερδοφόρα. Η Syncardia Systems, μια εταιρεία της Αριζόνα που κατασκευάζει μια συσκευή τεχνητής καρδιάς ικανή να αντλήσει έως και 2, 5 γαλόνια αίματος ανά λεπτό, ιδρύθηκε το 2001, αλλά δεν ήταν στο μαύρο μέχρι το 2011. Έχει αναπτύξει πρόσφατα ένα φορητό συμπιεστή μπαταρίας που ζυγίζει μόνο 13, 5 λίρες που επιτρέπει σε έναν ασθενή να εγκαταλείψει τα όρια ενός νοσοκομείου. Το FDA ενέκρινε το SynCardia Total Artificial Heart για ασθενείς με αμφιβληστροειδική ανεπάρκεια τελικού σταδίου που περιμένουν μεταμόσχευση καρδιάς.
Οι κατασκευαστές βιονικών βραχιόνων και ποδιών καταπολεμούν επίσης μια ανησυχητική οικονομική μάχη. "Έχετε ένα high-end προϊόν με μια μικρή αγορά και αυτό το καθιστά δύσκολο", λέει ο McLoughlin. "Αυτό δεν είναι σαν την επένδυση σε ένα Facebook ή ένα Google. δεν θα κάνετε τα δισεκατομμύρια σας επενδύοντας σε προσθετικά άκρα. "Εν τω μεταξύ, τα χρήματα της κυβέρνησης για προχωρημένη προσθετική θα μπορούσαν να γίνουν αυστηρότερα τα επόμενα χρόνια. "Καθώς οι πόλεμοι υποβαθμίζουν, η χρηματοδότηση αυτού του είδους έρευνας πρόκειται να αποχωρήσει", προβλέπει ο ορθοπεδικός χειρούργος Roy Aaron.
Στη συνέχεια, υπάρχει το κόστος αγοράς ενός προσθετικού άκρου ή τεχνητού οργάνου. Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσίευσε το Πολυτεχνείο του Worcester διαπίστωσε ότι η ρομποτική προσθετική των άνω άκρων κοστίζει $ 20.000 έως $ 120.000. Αν και μερικές ιδιωτικές ασφαλιστικές εταιρείες θα καλύψουν το 50 με 80 τοις εκατό της αμοιβής, άλλοι έχουν ανώτατα όρια πληρωμής ή καλύπτουν μόνο μία συσκευή στη ζωή ενός ασθενούς. Οι ασφαλιστικές εταιρείες είναι επίσης γνωστό ότι αμφισβητούν εάν οι πιο προηγμένες προθέσεις είναι "ιατρικά απαραίτητες".
Ο Herr πιστεύει ότι οι ασφαλιστικοί φορείς πρέπει να επανεξετάσουν ριζικά τις αναλύσεις κόστους-οφέλους τους. Παρόλο που τα τελευταία βιονικά προσθετικά είναι πιο ακριβά ανά μονάδα από λιγότερο περίπλοκες συσκευές, υποστηρίζει, μειώνουν τις πληρωμές υγειονομικής περίθαλψης καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής του ασθενούς. "Όταν οι ακρωτηριασμοί των ποδιών χρησιμοποιούν προθέσεις χαμηλής τεχνολογίας, αναπτύσσουν αρθρικές παθήσεις, αρθρίτιδα γόνατος, αρθρίτιδα ισχίου και βρίσκονται σε συνεχή φαρμακευτική αγωγή για πόνο", λέει ο Herr. "Δεν περπατούν τόσο πολύ επειδή το περπάτημα είναι δύσκολο, και αυτό οδηγεί σε καρδιαγγειακές παθήσεις και παχυσαρκία".
Άλλες τάσεις, ωστόσο, υποδηλώνουν ότι τα τεχνητά άκρα και τα όργανα μπορεί να συνεχίσουν να βελτιώνονται και να γίνονται πιο προσιτά. Στον ανεπτυγμένο κόσμο, οι άνθρωποι ζουν περισσότερο από ποτέ και αντιμετωπίζουν ολοένα και περισσότερο αποτυχίες ενός ή περισσοτέρων αντικειμένων σώματος. Η πρώτη αιτία του ακρωτηριασμού του κάτω άκρου στις Ηνωμένες Πολιτείες δεν είναι πόλεμος, αλλά ο διαβήτης, ο οποίος στα μεταγενέστερα του στάδια - ειδικά στους ηλικιωμένους - μπορεί να παρεμποδίσει την κυκλοφορία στα άκρα. Επιπλέον, ο Donoghue πιστεύει ότι η εγκεφαλική προσθετική διεργασία στην οποία εργάζεται μπορεί να χρησιμοποιηθεί από ασθενείς με εγκεφαλικό επεισόδιο και από άτομα με νευροεκφυλιστικές ασθένειες για να βοηθήσουν στην αποκατάσταση κάποιου βαθμού κανονικότητας στη ζωή τους. "Δεν είμαστε ακόμα εκεί, " παραδέχεται ο Donoghue, προσθέτοντας: "Θα έρθει μια εποχή που ένα άτομο έχει ένα εγκεφαλικό επεισόδιο και αν δεν μπορέσουμε να το επιδιορθώσουμε βιολογικά, θα υπάρξει μια επιλογή για να πάρουμε μια τεχνολογία που θα επανασυνδέσει τον εγκέφαλό τους . "
Οι περισσότερες από αυτές τις τεχνολογίες απέχουν ακόμα χρόνια, αλλά αν κάποιος θα επωφεληθεί, θα είναι ο Patrick Kane, ένας ομιλητικός 15χρονος, με ογκώδη γυαλιά και σκούρα ξανθά μαλλιά. Λίγο μετά τη γέννηση, επλήγη από μια μαζική λοίμωξη που ανάγκασε τους γιατρούς να αφαιρέσουν τον αριστερό του βραχίονα και μέρος του δεξιού ποδιού του κάτω από το γόνατο. Ο Kane είναι ένα από τα νεώτερα άτομα που θα έφερναν ένα προσθετικό i-limb του είδους που μου έδειξε ο Meyer.
Το πράγμα που του αρέσει ο Kane είναι ο τρόπος με τον οποίο τον κάνει να αισθάνεται. "Πριν, το βλέμμα που πήρα ήταν ένα« Ω, τι του συνέβη; Φτωχός, «κάτι», λέει καθιστώντας σε ένα καφέ του Λονδίνου. "Τώρα, είναι 'Ooh; Τι είναι αυτό? Αυτό είναι δροσερό! "" Όπως και στην κατεύθυνση, ένας ηλικιωμένος άνδρας στο επόμενο τραπέζι χτυπάει: "Πρέπει να σου πω κάτι, φαίνεται εκπληκτικό. Είναι σαν ένα μπράτσο Batman! "Ο Kane κάνει μια επίδειξη για τον άνδρα. Τέτοιες τεχνολογίες είναι τόσο για να αλλάξουμε τον τρόπο που τον βλέπουν οι άνθρωποι, όσο για την αλλαγή του τι μπορεί να κάνει.
Ζητώ από τον Kane να ανακαλύψει κάποιες από τις μεγάλες προόδους που θα μπορούσε να έχει στη διάθεσή του τις επόμενες δεκαετίες. Θα ήθελε ένα άκρο που είχε βιδωθεί στο σκελετικό του σύστημα; Όχι πραγματικά. "Μου αρέσει η ιδέα ότι μπορώ να το απομακρύνω και να είμαι και πάλι μου", λέει. Τι γίνεται με ένα προσθετικό βραχίονα που θα μπορούσε να συνδεθεί άμεσα με τον εγκέφαλό του; "Νομίζω ότι θα ήταν πολύ ενδιαφέρον", λέει. Αλλά θα ανησυχούσε ότι κάτι δεν πήγε στραβά.
Ανάλογα με το τι θα συμβεί στη συνέχεια, το μέλλον του Kane μπορεί να γεμίσει με τεχνολογικά θαύματα - νέα χέρια και πόδια που τον φέρνουν πιο κοντά ή ακόμα και πέρα από τις δυνατότητες ενός λεγόμενου ικανού ατόμου. Ή η πρόοδος μπορεί να μην φτάσει τόσο γρήγορα. Καθώς τον βλέπω να βγαίνει πέρα από το δρόμο προς τη στάση του λεωφορείου, μου φαίνεται ότι θα είναι ωραία.
