Eu sou professor do MIT,
mas não projeto prédios nem sistemas de computadores.
Em vez disso, construo partes do corpo,
pernas biónicas que potenciam o caminhar e o correr dos humanos.
Em 1982, sofri um acidente durante uma escalada,
e tive de amputar as pernas devido aos danos do frio no tecido celular.
Vocês podem ver as minhas pernas:
são 24 sensores, 6 microprocessadores e ativadores semelhantes a músculos.
Sou praticamente um punhado de parafusos dos joelhos para baixo.
Mas com esta tecnologia biónica avançada,
posso saltar, dançar e correr.
(Aplausos)
Muito obrigado.
(Aplausos)
Sou um homem biónico, mas ainda não sou um ciborgue.
Quando eu penso em mexer as pernas,
os sinais neurais do meu sistema nervoso central
passam pelos meus nervos
e ativam os músculos nos meus membros residuais.
Elétrodos artificiais captam estes sinais,
e pequenos computadores no membro biónico
traduzem essas pulsões nervosas numa série de movimentos pretendidos.
Para colocar as coisas de forma simples,
quando penso em mexer-me,
esse comando é comunicado à parte sintética do meu corpo.
Contudo, estes computadores não introduzem informações no meu sistema nervoso.
Quando eu toco e mexo os meus membros sintéticos,
não tenho sensações normais de tato e movimento.
Se eu fosse um ciborgue e pudesse sentir as minhas pernas
via pequenos computadores que colocassem informações no meu sistema nervoso,
isso mudaria fundamentalmente, segundo creio,
a minha relação com o meu corpo sintético.
Hoje, não consigo sentir as minhas pernas,
e por causa disso,
as minhas pernas são ferramentas separadas do meu corpo e da minha mente.
Elas não fazem parte de mim.
Eu acredito que, se fosse um ciborgue e pudesse sentir as minhas pernas,
elas tornar-se-iam parte de mim, parte do meu ser.
No MIT, estamos a pensar num "Modelo NeuroInserido".
Neste processo de elaboração,
os programadores fizeram um esboço do corpo humano, em carne e osso,
Juntamente com as partes sintéticas para melhorar a comunicação bidirecional
entre os nervos do sistema e o mundo artificial.
O Modelo NeuroInserido é um método para criar a funcionalidade ciborgue.
Neste processo de elaboração, os programadores contemplam um futuro
em que a tecnologia já não se resume a ferramentas inertes
e separadas das nossas mentes e dos nossos corpos,
um futuro em que a tecnologia foi cuidadosamente introduzida
dentro de nossa natureza,
um mundo em que o orgânico e o inorgânico,
entre o humano e o desumano,
entre o natural e o artificial,
será para sempre indistinto.
Esse futuro fornecerá um novo corpo à humanidade.
O Modelo NeuroInserido estenderá o nosso sistema nervoso
a um mundo sintético,
e o mundo sintético até nós,
mudando fundamentalmente quem somos.
Ao preparar o corpo orgânico para comunicar melhor
com o mundo projetado,
a humanidade acabará com as deficiências ainda neste século XXI
e estabelecerá as bases científicas e tecnológicas
para melhorar os seres humanos,
estendendo a capacidade humana para além do níveis inatos e fisiológicos,
cognitiva, emocional e fisicamente.
Há muitas maneiras de construir corpos novos a todos os níveis,
da escala biomolecular à escala dos tecidos e órgãos.
Hoje, vou falar sobre uma área do Modelo NeuroInserido,
em que os tecidos do corpo são manipulados e esculpidos
usando processos cirúrgicos e regenerativos.
O atual paradigma da amputação
não mudou muito desde a Guerra Civil dos EUA,
e tornou-se obsoleto diante dos avanços abismais
nos atuadores, nos sistemas de controlo e nas tecnologias de interferência neural.
A maior deficiência é a falta de interação dinâmica dos músculos
para controlo e cinestesia.
O que é cinestesia?
Quando fletimos o tornozelo, os músculos na parte da frente da perna
contraem-se simultaneamente,
esticando os músculos da barriga da perna.
O oposto acontece quando esticamos o tornozelo.
Os músculos da barriga da perna contraem-se,
esticando os músculos da parte da frente.
Quando fletimos e esticamos esses músculos.
sensores biológicos nos tendões dos músculos
enviam informações para o cérebro, através de nervos.
Assim, conseguimos sentir onde estão os pés
sem os vermos com os olhos.
O atual paradigma da amputação quebra essas relações dinâmicas
entre os músculos,
eliminando, assim, as sensações cinestésicas normais.
Consequentemente, um membro artificial padrão
não pode dar informações ao sistema nervoso
sobre se a prótese está no espaço.
Portanto, o paciente não consegue sentir nem perceber
as posições e os movimentos da articulação prostética
sem a ver com os seus olhos.
As minhas pernas foram amputadas usando esta metodologia da era da Guerra Civil.
Consigo sentir os pés, Consigo senti-los agora mesmo
como uma consciência fantasma.
Mas quando tento movê-los, não consigo.
É como se estivessem presos dentro de botas de esqui.
Para resolver isso,
inventámos no MIT a interface mioneural agonista-antagonista,
ou IMA, para abreviar.
A IMA é um método para conetar nervos dentro de um resíduo
a próteses biónicas externas.
Como é o IMA projetado, e como funciona?
O IMA comprime dois músculos que são conectados cirurgicamente,
um agonista ligado a um antagonista.
Quando o agonista se contrai via ativação elétrica,
estica o antagonista.
Essa interação dinâmica entre os músculos
faz com que os sensores biológicos dentro do tendão do músculo
enviem informações através do nervo para o sistema nervoso central
sobre o comprimento, a velocidade e a força do tendão do músculo.
É assim que funciona a cinestesia do tendão do músculo
que é a principal maneira como nós, humanos,
sentimos e percecionamos as posições, os movimentos e as forças nos membros.
Quando um membro é amputado,
o cirurgião liga estes músculos opostos no "residuum"
para criar uma IMA — Interface Mioneural Agonista-Antagonista —
Podemos criar múltiplas IMA
para o controlo e a sensação de múltiplas próteses conjuntas.
Colocam-se elétrodos artificiais em cada músculo da IMA,
e pequenos computadores dentro do membro biónico traduzem esses sinais
para controlar poderosos motores no membro biónico.
Quando o membro biónico se move,
os músculos da IMA movem-se de um lado para o outro,
enviando sinais para o cérebro, através do nervo,
permitindo que a pessoa que usa a prótese experimente sensações naturais
das posições e movimentos da prótese.
Podemos usar estes princípios de conceção de tecidos, em seres humanos?
Há uns anos, o meu bom amigo Jim Ewing — de 34 anos —
procurou-me em busca de ajuda.
Ele sofrera um terrível acidente de escalada.
Caíra duma altura de 15 metros nas ilhas Caimão,
quando a corda não o segurou e ele embateu no solo.
Sofreu múltiplas lesões:
pulmões perfurados e muitos ossos partidos.
Depois do acidente, sonhava voltar ao seu desporto favorito
e escalar montanhas,
mas como é que isso seria possível?
A resposta era a Equipa Ciborgue,
uma equipa de cirurgiões, cientistas e engenheiros
reunida no MIT para recriar Jim na sua antiga forma de alpinista perito.
Um membro da equipa, o Dr. Matthew Carty amputou-lhe a perna gravemente ferida
em Brigham e no hospital feminino de Boston,
usando o procedimento cirúrgico da IMA.
Criaram-se polias dos tendões que foram ligadas ao osso da tíbia de Jim
para voltar a ligar os músculos opostos.
O procedimento da IMA restabeleceu a ligação nervosa
entre os músculos do tornozelo de Jim e o seu cérebro.
Quando Jim moveu o seu membro fantasma,
os músculos reconectados moveram-se em pares dinâmicos,
provocando sinais de cinestesia, enviados ao cérebro através dos nervos.
Jim experimentou sensações normais ao mover a articulação do tornozelo,
mesmo com os olhos vendados.
Este é Jim no laboratório do MIT depois das cirurgias.
Ligámos eletricamente os músculos da IMA de Jim, através de elétrodos,
a um membro biónico,
e Jim aprendeu rapidamente a mover o membro biónico
em quatro direções distintas de movimentos da articulação do tornozelo.
Estávamos muito animados com esses resultados,
mas depois Jim levantou-se e ocorreu uma coisa memorável.
Toda a biomecânica natural mediada pelo sistema nervoso central
emergiu através do membro sintético
como uma ação involuntária, reflexa.
Todas as complexidades da colocação do pé na subida de escadas...
(Aplausos)
emergiram diante dos nossos olhos.
Aqui está Jim a descer os degraus,
a aproximar o dedo do pé biónico do degrau seguinte da escada,
exibindo automaticamente movimentos naturais
sem sequer tentar mexer o membro.
Como o sistema nervoso central de Jim está a receber os sinais cinestésicos,
sabe exatamente como controlar o membro sintético de forma natural.
Jim move-se e comporta-se como se o membro sintético fizesse parte dele.
Por exemplo, um dia no laboratório,
ele acidentalmente pisou um rolo de fita isoladora.
O que é que fazemos quando se cola qualquer coisa no sapato?
Não nos abaixamos desse modo; isso é desconfortável.
Em vez disso, sacudimos o pé.
Foi exatamente o que Jim fez
depois de ter sido ligado neuralmente ao membro poucas horas antes.
Para mim, o mais interessante
é o que Jim nos ia dizendo enquanto fazia a experiência:
"O robô passou a fazer parte de mim."
Jim Ewing: Na manhã seguinte à primeira vez que fui ligado ao robô,
a minha filha desceu as escadas
e perguntou-me como me sentia enquanto ciborgue.
A minha resposta foi que não me sentia como um ciborgue.
Sentia-me como se tivesse a minha perna,
e não como se eu estivesse acoplado ao robô
mas que era o robô que estava acoplado a mim,
mas que o robô fazia parte de mim.
tinha-se tornado rapidamente na minha perna.
Hugh Herr: Obrigado.
(Aplausos)
Conectar o sistema nervoso de Jim bi-direcionalmente
ao seu membro sintético,
permitiu alcançar a materialização neurológica
Coloquei a hipótese de que,
como Jim consegue pensar e mover o seu membro sintético,
e como ele sente esses movimentos no seu sistema nervoso,
a prótese deixa de ser uma ferramenta separada,
mas uma parte integrada de Jim, uma parte integrada do seu corpo.
Graças a essa materialização neurológica, Jim não se sente como um ciborgue.
Sente-se como se tivesse a sua perna outra vez,
como se tivesse um corpo novo.
Perguntam-me com frequência
quando serei ligado neuralmente ao meu membro sintético bi-direcional,
quando é que vou tornar-me num ciborgue.
A verdade é que estou hesitante em tornar-me num ciborgue.
Antes de perder as pernas, eu era um péssimo estudante.
Na escola, só tinha "medíocres" e por vezes "maus".
Mas depois de os meus membros serem amputados,
de repente passei a ser professor do MIT.
(Risos)
(Aplausos)
Agora receio que, depois de voltar a ser ligado neuralmente aos meus membros,
o meu cérebro volta a apresentar o meu lado não tão brilhante.
(Risos)
Mas tudo bem, porque no MIT já tenho um lugar permanente
(Risos)
(Aplausos)
Acredito que usando o Modelo NeuroInserido
avançaremos muito para além da simples substituição de membros
e levaremos a humanidade para domínios
que fundamentalmente irão redefinir o potencial humano.
No século XXI,
os programadores ampliarão o sistema nervoso
em exoesqueletos extremamente fortes
que os seres humanos poderão controlar e sentir com a sua mente.
Os músculos do corpo podem ser reconfigurados
para o controlo de poderosos motores,
para sentir e percecionar os movimentos de exoesqueletos,
aumentando a força humana,
saltando mais alto e correndo mais depressa.
Neste século XXI, acredito que os humanos tornar-se-ão super-heróis.
Os seres humanos poderão ampliar o seu corpo
para estruturas não antropomórficas, como as asas,
controlando e sentindo cada asa a movimentar-se
dentro do seu sistema nervoso.
Leonardo da Vinci disse: "Quando experimentarmos o voo,
"caminharemos para sempre com os olhos voltados para o céu,
"pois já lá estivemos e sempre teremos saudades de lá voltar."
Quando este século estiver a chegar ao fim,
acredito que os seres humanos serão irreconhecíveis
tanto na morfologia quanto na dinâmica,
em relação ao que somos hoje.
A humanidade voará e planará.
Jim Ewing caiu por terra e ficou gravemente ferido
mas virou os olhos para o céu, onde sempre desejou voltar.
Depois disso, não só sonhou em voltar a andar,
como voltou ao seu desporto favorito, a escalada.
No MIT, a Equipa Ciborgue criou para Jim um membro especial para o mundo vertical,
uma perna controlada pelo cérebro com todas as sensações de movimento.
Usando esta tecnologia, Jim voltou às ilhas Caimão,
o local de seu acidente,
reconstruído como um ciborgue para voltar a escalar em direção ao céu.
(Vídeo)
(Aplausos)
Obrigado.
(Aplausos)
Senhoras e Senhores, Jim Ewing, o primeiro ciborgue alpinista.
(Aplausos)