Cómo nos convertiremos en ciberorganismos y ampliaremos el potencial humano

Los humanos pronto tendremos cuerpos nuevos que borrarán para siempre la línea divisoria entre el mundo natural y el mundo artificial, dice el diseñador biónico Hugh Herr. En una charla inolvidable, detalla el diseño "NeuroEmbodied", una metodología para crear funciones de ciborg que está desarrollando en el MIT, y nos muestra un futuro en el que hemos aumentado nuestros cuerpos de una manera que redefinirá el potencial humano convirtiéndonos quizá en superhéroes. "En los últimos años de este siglo, los humanos seremos, con respecto a lo que somos hoy, irreconocibles en apariencia y modo de movimiento", dice Herr. "La humanidad tomará vuelo y se elevará".

Soy profesor en el MIT,

pero no diseño edificios
ni sistemas informáticos.

Por el contrario,
construyo partes del cuerpo,

piernas biónicas que potencian
la marcha humana y la carrera.

En 1982 tuve un accidente de montaña,

y me tuvieron que amputar las dos piernas
debido al daño tisular por congelación.

Aquí pueden ver mis piernas:

24 sensores, 6 microprocesadores

y activadores similares
a tendones musculares.

Básicamente soy un montón de tuercas
y tornillos de la rodilla para abajo.

Pero con esta tecnología biónica avanzada,

puedo saltar, bailar y correr.

(Aplausos)

Gracias.

(Aplausos)

Soy un hombre biónico, pero aún
no un organismo cibernético o ciborg.

Cuando pienso en mover mis piernas,

señales neuronales
de mi sistema nervioso central

pasan por mis nervios

y activan los músculos dentro
de mis extremidades residuales.

Electrodos artificiales
perciben estas señales

y pequeñas computadoras
en la extremidad biónica

decodifican mis impulsos nerviosos
en mis patrones de movimiento previstos.

Dicho simplemente,

cuando pienso en moverme,

ese comando se comunica con
la parte artificial de mi cuerpo.

Sin embargo, esas computadoras no pueden
meter información en mi sistema nervioso.

Cuando toco y muevo
mis extremidades artificiales,

No experimento sensaciones
normales de tacto y movimiento.

Si fuera un ciborg
y pudiera sentir mis piernas

a través de computadoras ingresando
información en mi sistema nervioso,

fundamentalmente cambiaría, creo yo,

mi relación con mi cuerpo sintético.

Hoy no puedo sentir las piernas,

A causa de eso,

mis piernas son herramientas
separadas de mi mente y mi cuerpo.

No son parte de mí.

Creo que si fuera un ciborg
y pudiera sentir las piernas,

se convertirían en parte de mí,
parte de mi ser.

En el MIT estamos pensando
en el Diseño NeuroEmbodied.

En este proceso de diseño,

el diseñador diseña carne y hueso humano,
el cuerpo biológico en sí mismo,

junto con sintéticos para mejorar
la comunicación bidireccional

entre el sistema nervioso
y el mundo construido.

Diseño NeuroEmbodied es una metodología
para crear funciones ciborg.

En este proceso de diseño,
los diseñadores contemplan un futuro

en el que la tecnología
ya no actúa por separado,

como algo sin vida
apartado de mente y cuerpo,

un futuro en el que la tecnología
ha sido cuidadosamente integrada

a nuestra naturaleza,

un mundo en el que lo biológico
y lo no biológico,

lo humano y lo no humano,

lo natural y lo no natural,

será una frontera difusa para siempre.

Ese futuro dará a la humanidad
nuevos cuerpos.

El diseño NeuroEmbodied
extenderá el sistema nervioso

en el mundo sintético,

y el mundo sintético en nosotros,

cambiando fundamentalmente quiénes somos.

Al diseñar el cuerpo biológico
para comunicarse mejor

con el mundo del diseño construido,

la humanidad pondrá fin a la
discapacidad en este siglo XXI

y sentará las bases
científicas y tecnológicas

para aumentar el potencial humano,

extender las capacidades humanas más allá
de los niveles fisiológicos innatos,

en un nivel cognitivo, emocional y físico.

Hay muchas maneras de construir
nuevos cuerpos a escala,

desde lo biomolecular
a la escala de tejidos y órganos.

Hoy, quiero hablar de un área
del diseño NeuroEmbodied,

en la cual los tejidos del cuerpo
son manipulados y esculpidos

mediante procesos quirúrgicos
y regenerativos.

El paradigma actual de la amputación

no ha cambiado fundamentalmente
desde la Guerra Civil de EE.UU.

y se ha vuelto obsoleto a la luz
de los desarrollos notables

en actuadores, sistemas de control
y tecnologías de interfaz neuronal.

Una deficiencia importante es la falta
de interacciones musculares dinámicas

para el control y la propiocepción.

¿Qué es la propiocepción?

Al flexionar el tobillo, los músculos
del frente de la pierna se contraen,

estirando simultáneamente los músculos
en la parte posterior de la pierna.

Lo contrario sucede al extender el tobillo.

Aquí, los músculos en la parte
posterior de la pierna se contraen,

estirando los músculos en el frente.

Cuando estos músculos
se flexionan y se extienden,

unos sensores biológicos del interior
de los tendones musculares

envían información a través
de los nervios al cerebro.

Así es como podemos sentir
dónde están los pies

sin verlos con nuestros ojos.

El paradigma de la amputación actual rompe
estas dinámicas relaciones musculares,

y, al hacerlo, elimina las sensaciones
propioceptivas normales.

En consecuencia,
una extremidad artificial estándar

no puede retroalimentar la información
al sistema nervioso

sobre dónde está la prótesis en el espacio.

El paciente, por lo tanto,
no puede sentir ni sentir

las posiciones y movimientos
de la articulación ortopédica

sin verlo con sus ojos.

Mis piernas fueron amputadas usando esta
metodología de la época de la Guerra Civil.

Puedo sentir mis pies,
puedo sentirlos ahora

como una conciencia fantasma.

Pero cuando intento moverlos, no puedo.

Se siente como si estuvieran atrapados
dentro de botas de esquí rígidas.

Para resolver estos problemas,

en MIT, inventamos la Interfaz
Mioneural Agonista-antagonista,

o IMA, para abreviar.

El IMA es un método para conectar
los nervios dentro del residuo

a una prótesis externa, biónica.

¿Cómo se diseña la interfaz IMA
y cómo funciona?

La IMA comprende dos músculos que
están conectados quirúrgicamente,

un agonista vinculado a un antagonista.

Cuando el agonista se contrae
por activación eléctrica,

estira al antagonista.

Esta interacción dinámica muscular

causa sensores biológicos dentro
del tendón del músculo

para enviar información a través
del nervio al sistema nervioso central,

información relacionada sobre la longitud,
velocidad y fuerza del tendón del músculo.

Así es como funciona
la propiocepción del tendón muscular,

y es la forma principal
en que nosotros, como humanos,

puede sentir y sentir las posiciones,
movimientos y fuerzas en las extremidades.

Cuando una extremidad es amputada,

el cirujano conecta estos músculos
opuestos dentro del residuo

para crear una IMA

Se pueden crear múltiples
construcciones IMA

para el control y la sensación de
múltiples articulaciones ortopédicas.

En cada músculo IMA
se colocan electrodos artificiales

y pequeñas computadoras dentro de la
extremidad biónica decodifican esas señales

para controlar potentes motores
en la extremidad biónica.

Cuando la extremidad biónica se mueve,

los músculos IMA se mueven
hacia adelante y hacia atrás,

enviando señales a través
del nervio al cerebro,

permite que una persona que usa la
prótesis experimente sensaciones naturales

de posiciones y movimientos de la prótesis.

¿Pueden estos principios de diseño de
tejidos usarse en un ser humano real?

Hace unos años, mi buen amigo
Jim Ewing --de 34 años--

se acercó a mí en busca de ayuda.

Jim estaba en un terrible
accidente de escalada.

Cayó 50 pies en las Islas Caimán

cuando su cuerda no pudo atraparlo
golpeando la superficie del suelo.

Él sufrió muchas, muchas heridas:

pulmones perforados y muchos huesos rotos.

Después de su accidente, soñó
con volver a su deporte favorito,

escalar montañas,

pero ¿cómo podría ser esto posible?

La respuesta fue Equipo Ciborg,

un equipo de cirujanos,
científicos e ingenieros

se reunieron en el MIT para reconstruir
a Jim a su antigua destreza de escalada.

El Dr. Matthew Carty, un miembro del equipo
amputó la pierna de Jim severamente dañada

en el hospital Brigham and Women
de Boston,

mediante el procedimiento quirúrgico IMA.

Se crearon poleas tendinosas
y se unieron al hueso tibial de Jim

para volver a conectar
los músculos opuestos.

El procedimiento IMA
reestableció el vínculo neuronal

entre los músculos de tobillo
de Jim y su cerebro.

Cuando Jim mueve su miembro fantasma,

los músculos reconectados se mueven
en pares dinámicos, haciendo que

las señales de la propiocepción
pasen a través de los nervios al cerebro,

Jim experimenta sensaciones normales con
posiciones y movimientos de tobillo y pie

incluso con los ojos vendados.

Aquí está Jim en el laboratorio
del MIT después de sus cirugías.

Vinculamos eléctricamente los músculos IMA
de Jim, a través de los electrodos,

a una extremidad biónica,

y Jim aprendió rápidamente a mover
la extremidad biónica

en cuatro direcciones distintas
de movimiento de tobillo y pie.

Estábamos emocionados con estos resultados
pero luego Jim se puso de pie,

y lo que ocurrió fue realmente notable.

Toda la biomecánica natural mediada
por el sistema nervioso central

emergió a través de la extremidad sintética

como una acción involuntaria y reflexiva.

Las complejidades de la colocación de los
pies durante el ascenso de la escalera

(Aplausos)

surgió ante nuestros ojos.

Aquí está Jim descendiendo pasos,

llegando con su dedo biónico
a la siguiente banda de rodamiento,

exhibiendo automáticamente
movimientos naturales

sin él, incluso tratando
de mover su extremidad.

Dado que el sistema nervioso de Jim
recibe las señales propioceptivas,

sabe exactamente cómo controlar la
extremidad sintética de forma natural.

Ahora, Jim se mueve y se comporta como si
la extremidad sintética fuera parte de él.

Por ejemplo, un día en el laboratorio,

accidentalmente pisó
un rollo de cinta aislante.

Ahora, ¿qué haces cuando algo
está pegado a tu zapato?

No alcanzas abajo así;
es demasiado incómodo

En cambio, lo sacudes,

y eso es exactamente lo que hizo Jim

después de estar conectado neuronalmente
a la extremidad por unas pocas horas.

Lo que fue más interesante para mí

es lo que Jim nos estaba diciendo
que estaba experimentando.

Él dijo: "El robot se convirtió
en parte de mí".

Jim Ewing: La mañana después de la
primera vez que estuve apegado al robot,

mi hija bajó y me preguntó
cómo era ser un ciborg,

y mi respuesta fue que
no me sentía como un ciborg.

Sentí que tenía mi pierna,

y no era que estuviera apegado al robot

tanto como el robot estaba conectado a mí,

y el robot se convirtió en parte de mí.

Se convirtió en mi pierna bastante rápido.

Hugh Herr: Gracias.

(Aplausos)

Al conectar bidireccionalmente
el sistema nervioso de Jim

a su extremidad sintética,

hemos hecho posible
una manifestación neurológica.

Mi hipótesis de que, dado que Jim puede
pensar y mover su extremidad sintética,

y puede sentir esos movimientos
dentro de su sistema nervioso,

la prótesis ya no es
una herramienta separada,

sino una parte integral de Jim,
una parte integral de su cuerpo.

Debido a esta encarnación neurológica,
Jim no se siente como un ciborg.

Siente que recuperó su pierna,

que recuperó su cuerpo.

A menudo me preguntan cuándo
voy a estar vinculado neuronalmente

a mis extremidades sintéticas
en forma bidireccional,

cuando voy a convertirme en un ciborg.

La verdad es que dudo
de convertirme en un ciborg.

Antes de que me amputaran las piernas,
era un estudiante terrible.

Obtuve malas notas en la escuela.

Más tarde, después de la amputación
de mis extremidades,

de repente me convertí en profesor de MIT.

(Risas)

(Aplausos)

Mi preocupación es que una vez que esté
conectado a mis extremidades nuevamente,

mi cerebro vuelva al camino
de un yo no tan brillante.

(Risa)

Pero saben qué, está bien,
porque en MIT ya me contrataron.

(Risas)

(Aplausos)

Creo que el alcance del diseño NeuroEmbodied

se extenderá más allá
del reemplazo de extremidades

y llevará a la humanidad a dominios

que fundamentalmente redefinen
el potencial humano.

En este siglo XXI,

los diseñadores extenderán el sistema
nervioso a exoesqueletos muy fuertes

que los humanos podamos controlar
y sentir con la mente.

Los músculos dentro del cuerpo
se pueden reconfigurar

para controlar motores potentes,

y para tratar de sentir
los movimientos del exoesqueleto,

aumentar la fuerza humana, el salto
de altura y la velocidad de carrera.

En este siglo XXI, creo que los humanos
nos convertiremos en superhéroes.

Los humanos también podemos
extender nuestros cuerpos

con estructuras no antropomórficas,
como alas,

controlando y sintiendo cada movimiento
de ala dentro del sistema nervioso.

Leonardo da Vinci dijo:
"Una vez que hayas probado el vuelo,

siempre caminarás por la tierra
con tus ojos vueltos hacia el cielo,

porque allí has estado
y siempre anhelarás regresar".

Cuando este siglo llegue a su fin,
en mi opinión,

los seres humanos serán irreconocibles,
en apariencia y modo de movimiento,

de los humanos de hoy.

La humanidad tomará vuelo y se elevará.

Jim Ewing cayó al suelo
y resultó gravemente herido,

pero sus ojos han mirado al cielo,
donde siempre había deseado regresar.

Después del accidente, no solo
soñó con caminar de nuevo,

sino también volver a su deporte
favorito, escalar montañas.

El Equipo Ciborg de MIT creó una extremidad
específica para el mundo vertical para Jim,

una pierna completamente funcional
controlada por el cerebro.

Mediante esta tecnología,
Jim regresó a las Islas Caimán,

el sitio de su accidente,

reconstruido como un ciborg para
conquistar la cima una vez más.

(Rompimiento de olas)

(Aplausos)

Gracias.

(Aplausos)

Señoras y señores, Jim Ewing,
el primer escalador ciborg.

(Aplausos)