أنا بروفيسور في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا،
لكنني لا أصمم المباني أو أنظمة الحاسوب.
بل أصمّم أجزاء الجسم،
كساقين آليين يساعدان الإنسان على المشي والجري.
عام 1982، وقع لي حادث أثناء تسلق الجبال،
وكان لا بد من بتر كلتا ساقي نتيجة لتلف الأنسجة الذي سببه الصقيع.
يمكنكم أن تروا ساقيّ:
24 جهاز استشعار، 6 معالجات دقيقة، وأوتار عضلية تشبه المحركات.
أساسًا من الركبة إلى الأسفل أنا مجموعة من الصواميل والبراغي.
لكن بفضل هذه التقنية الإلكترونية الحديثة،
يمكنني أن أقفز وأرقص وأجري.
(تصفيق)
شكرًا لكم.
(تصفيق)
أنا رجل ذو أعضاء آلية، ولكنني لم أتحول لرجل آلي بعد.
عندما أفكر في تحريك ساقيّ،
تنتقل الإشارات العصبية من جهازي العصبي المركزي
مارةً عبر أعصابي
لتنشط العضلات داخل أطرافي المتبقية.
تستشعر الأقطاب الكهربائية في ساقيّ هذه الإشارات،
لتقوم حواسيب صغيرة فيها
بفك شيفرات نبضات الأعصاب إلى أنماط الحركة التي أريد القيام بها.
ببساطة،
عندما أفكر في التحرك،
يُنقل هذا الأمر إلى الجزء المصنع من جسدي.
ومع ذلك، فإن هذه الحواسيب لا يمكنها إدخال المعلومات إلى جهازي العصبي.
فمثلًا عندما ألمس وأحرك أطرافي الاصطناعية،
لا أستشعر أحاسيس اللمس والحركة الطبيعية.
لو كنت رجلًأ آليًا يستطيع الشعور بساقيه
عبر حواسيب صغيرة تُدخل المعلومات إلى جهازي العصبي،
فإن ذلك بالتأكيد سيغير،
علاقتي بأطرافي المصنعة.
اليوم، لا أستطيع الشعور بساقيّ،
وبسبب ذلك،
فإن ساقيّ تعتبران طرفان منفصلان عن عقلي وجسدي.
وليستا جزءًا مني.
أظن أنني لو كنت رجلًا آليًّا يستطيع الشعور بساقيه،
ستكونان حينها جزءًا مني.
في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، نفكر في تصميم أعصاب مجسمة.
في عملية التصميم هذه،
يقوم المصمم بتصميم اللحم والعظم البشري، كما الجسم البيولوجي نفسه،
بحيث تدخل فيه مواد مصنعة خصيصًا لتعزيز التواصل في الاتجاهين
بين الجهاز العصبي والأطراف التي تم تركيبها.
تصميم أعصاب مجسمة هي منهجية لصناعة رجل آلي.
في عملية التصميم هذه، يرسم المصممون مستقبلًا
لا تكون فيه التكنولوجيا منفصلة ومستقلة عن ذواتنا وأجسادنا،
بل مستقبلًا تدمج فيه التكنولوجيا بعناية في طبيعتنا،
عالم يتواجد فيه ما هو حيوي وما هو غير ذلك،
ما هو بشري وما هو غير ذلك،
وما هو طبيعي وما هو غير ذلك،
سيكون مستقبلًا غير واضح للأبد.
ذلك المستقبل سيقدم للبشرية أجسامًا جديدة.
سيُدخل "تصميم الأعصاب المجسمة" أجهزتنا العصبية
إلى العالم الاصطناعي،
كما سيُدخل الجزء المصنع إلى داخل ذواتنا،
وسيغير ماهيتنا بشكل جوهري.
عبر تصميم جسم بيولوجي يتواصل بشكلٍ أفضل
مع الجزء المصنع الذي تم تصميمه،
ستُنهي البشرية الإعاقة في القرن الحادي والعشرين
لتضع الأساس العلمي والتكنولوجي
لتطوير جسم الإنسان،
وتوسيع القدرات البشرية إلى ما وراء المستويات الفطرية والعضوية
والمعرفية والعاطفية والبدنية.
هناك طرق عديدة يمكن من خلالها بناء أجسام جديدة على جميع المستويات،
بدءًا من الجزيئات البيولوجية ووصولًا إلى الأنسجة والأعضاء.
اليوم، أود التحدث عن جانب واحد من "تصميم الأعصاب المجسمة"،
حيث يتم التلاعب بأنسجة الجسم ونحتها
باستخدام العمليات الجراحية والتجديدية.
إن منهجية البتر الحالية
لم تتغير منذ الحرب الأهلية الأمريكية
وقد عفا عليها الزمن في ضوء التطورات الكبيرة الحاصلة
في مجالات المحركات وأجهزة التحكم وتقنيات التواصل العصبي.
يكمن الخلل الرئيسي في قلة تفاعل العضلات الديناميكية المصنعة
بأمور التحكم واستقبال الحس العميق.
ما هو استقبال الحس العميق؟
عندما تثنون كاحلكم، تنقبض عضلات مقدمة الساق لديكم،
بالتزامن مع ارتخاء عضلات ساقكم الخلفية.
وعندما تمددون كاحل قدمكم يحدث العكس.
هنا، تنقبض عضلات ساقكم الخلفية،
بينما تتمدد عضلات مقدمة الساق.
عندما تَنثني هذه العضلات وتتمدد،
ترسل المجسات البيولوجية داخل الأوتار العضلية
معلومات عبر الأعصاب إلى الدماغ.
بحيث يمكننا الشعور بموضع أقدامنا
دون رؤيتها بأعيننا.
إن منهجية البتر الحالية تؤدي لوقف وظيفة العضلات الديناميكية هذه،
ما يؤدي لإزالة أحاسيس التحفيز الطبيعية.
ونتيجة لهذه المنهجية، فإن الطرف المصنع
لا يستطيع إعادة المعلومات إلى الجهاز العصبي
حول مكان الطرف الاصطناعي.
لذا لا يستطيع المريض الإحساس والشعور
بمواضع وحركات المفصل الصناعي
دون رؤيته بعينيه.
لقد بُترت ساقيّ باستخدام منهجية تعود لعصر الحرب الأهلية.
أستطيع أن أشعر بقدميّ، أستطيع الشعور بهما الآن
كوَعْي وهمي.
لكن عندما أحاول تحريكهما، لا أستطيع.
وكأنهما عالقتان داخل أحذية تزلج صلبة.
ولحل هذه المشاكل،
اخترعنا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وسائط عضلية عصبية تعمل باتجاهين،
وتُعرف اختصارًا ب"آيمي".
"آيمي" هي طريقة لتوصيل الأعصاب في الجسم
مع الأطراف الآلية المركبة.
كيف صُمم ال"آيمي" وكيف يعمل؟
يضم ال"آيمي" عضلتين متصلتين جراحيًا،
حيث ترتبط العضلات المتعاكسة معًا.
عندما تنكمش العضلات الشادة نتيجة للإشارات الكهربائية،
فإنها تُمدد بدورها العضلات المعاكسة لها.
تفاعل العضلات الديناميكي هذا
يدفع أجهزة الاستشعار الحيوية الموجودة داخل وتر العضلة
لإرسال المعلومات عبر العصب إلى الجهاز العصبي المركزي،
معلوماتٌ تدل على طول الوتر وسرعته وقوته.
هذه هي الطريقة التي يعمل بها وتر عضلات الحس العميق،
وهي آليتنا الرئيسية كبشر،
التي نشعر من خلالها بالمواضع والحركات والقوى المختلفة على أطرافنا.
عندما يتم بتر أحد الأطراف،
يربط الجرّاح هذه العضلات المصنعة مع المتبقي من الطرف المبتور
لتفعيل آلية ال"آيمي".
الآن، أصبح بالإمكان بناء "آيمي" متعددة المهام
للتحكم والشعور بمفاصل صناعية متعددة.
حيث توضع أقطاب كهربائية اصطناعية على كل عضلة من عضلات ال"آيمي"،
لتقوم الحواسيب الصغيرة داخل الطرف الآلي بفك شيفرات الإشارات الناتجة منها
للسيطرة على محركات الطرف الآلي.
عندما يتحرك الطرف الآلي،
فإن عضلة ال"آيمي" تتحرك في كلا الاتجاهين،
مما يرسل إشارات عبر العصب إلى الدماغ،
تتيح للشخص الذي يرتدي الطرف الاصطناعي تجربة الأحاسيس الطبيعية
لمواضع وحركات الطرف الاصطناعي.
هل يمكن استخدام مبادئ تصميم الأنسجة هذه على كائن بشري حقيقي؟
قبل بضع سنوات، صديقي المقرب جيم إيوينغ، البالغ من العمر 34 عامًا،
اتصل بي للحصول على المساعدة.
حيث أصيب بحادث تسلق فظيع.
إذ سقط من على ارتفاع 50 قدم في جزر كايمان
عندما فشل الحبل في الإمساك به وتركه يسقط ليضرب في سطح الأرض.
لقد عانى من الكثير من الإصابات:
رئة مثقوبة والعديد من العظام المكسورة.
بعد هذا الحادث، كان يحلم بالعودة إلى رياضته المفضلة
وهي تسلق الجبال،
ولكن كيف يمكن أن يكون هذا ممكنًا؟
كان الجواب عند فريق الرجل الآلي،
وهو فريق مكون من جراحين وعلماء ومهندسين
تجمعوا معًا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لاستعادة براعة جيم السابقة في التسلق.
قام عضو الفريق د.ماثيو كارتي ببتر ساق جيم التي أصيبت بأضرار بالغة
في مستشفى النساء في بريغهام، بوسطن،
وذلك باستخدام الإجراء الجراحي الجديد "آيمي".
حيث صُنعت بَكرَات للوتر الجديد ووُصلت مع عظمة الساق
لإعادة ربط العضلات المتضادة.
أعادت تقنية ال"آيمي" التواصل العصبي
بين عضلات كاحل قدم جيم ودماغه.
عندما يحرك جيم طرفه الاصطناعي،
تتحرك العضلات المعاد وصلها لديه بطريقةٍ زوجيةٍ ديناميكية،
لتنتج إشارات محفِزة تعبر عبر أعصابه إلى دماغه،
ما يدفعه للشعور بأحاسيس طبيعية لمواضع وحركات كاحله وقدمه،
حتى وإن كان معصوب العينين.
هذا جيم في مختبر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بعد عملياته الجراحية.
رُبطت عضلات ال"آيمي" الخاصة بجيم عبر الأقطاب الكهربائية،
إلى طرف آلي،
سرعان ما تعلم جيم كيفية تحريكه
في أربع اتجاهات مختلفة لكل من الكاحل والقدم.
تحمسنا جدًا لهذه النتائج، ولكن بعد وقوف جيم،
حدث شيءٌ رائعٌ حقًا.
فقد ظهرت جميع العمليات الحركية الطبيعية التي تتم عبر الجهاز العصبي المركزي
من خلال الطرف الاصطناعي
كرد فعلٍ تلقائي ومنعكس.
كل تعقيدات وضع القدم أثناء صعود الدرج
(تصفيق)
ظهرت أمام أعيينا.
هنا يخطو جيم نزولًا،
ويصل بإصبع قدمه الآلية إلى الدرجة التالية،
أظهر هذه الحركات بشكلٍ تلقائي وطبيعي
دون أن يحاول تحريك طرفه بشكلٍ كامل.
وذلك لأن الجهاز العصبي المركزي لدى جيم هو من يستقبل الإشارات المحفِزة،
وبالتالي فهو يعرف بالضبط كيف يسيطر على الطرف الاصطناعي بطريقة طبيعية.
الآن، يتحرك جيم ويتصرف كما لو أن الطرف الاصطناعي جزءٌ منه.
مثلًا، في إحدى الأيام في المختبر،
مشى جيم بالخطأ على لفافة شريط كهربائي.
ماذا تفعلون عندما يلتصق شيء على حذائكم؟
أنتم لا تلتقطونه هكذا؛ إنها طريقة محرجة للغاية.
وإنما تقومون بنفضه،
وهذا بالضبط ما فعله جيم
بعد بضع ساعات فقط من وصله عصبيًا بالطرف الاصطناعي.
الأمر الأكثر إثارة بالنسبة لي
ما أخبرنا به جيم عن تجربته مع الطرف الجديد.
قال: "لقد أصبح الرجل الآلي جزءًا مني."
جيم إيوينغ: في صباح اليوم التالي بعدما تم إلصاقي بالرجل الآلي،
أتت ابنتي إلي في الطابق السفلي وسألتني كيف هو شعورك وأنت رجل آلي،
وكانت إجابتي أنني لا أشعر بأنني رجل آلي.
شعرت أنها ساقي فعليًا،
فأنا لم أكن ملتصقًا بالرجل الآلي
بقدر ما كان الرجل الآلي ملتصقًا بي،
فقد أصبح جزءًا مني.
أصبح يشكل ساقي بسرعة كبيرة.
هيو هير: شكرًا لكم.
(تصفيق)
عندما وُصل جهاز جيم العصبي بطريقة ثنائية الاتجاه
إلى طرفه الاصطناعي،
تحقق تجسيد عصبي.
افترضت أنه وبسبب قدرة جيم على تحريك طرفه الاصطناعي بتفكيره،
ولقدرته على الشعور بتلك الحركات عبر جهازه العصبي،
لم يعد طرفه الاصطناعي أداة منفصلة عنه،
بل جزءًا لا يتجزأ من جيم، وجسمه.
وبسبب هذا التجسيد العصبي، لا يشعر جيم أنه رجل آلي.
إنه يشعر وكأنه عاد لقدمه،
وأن جسمه قد عاد إليه.
كثيرًا ما أُسأل عن الوقت
الذي سأكون فيه أنا أيضًا مرتبطًا عصبيًا بأطرافٍ صناعية ثنائية الاتجاه،
عن الوقت الذي سأصبح فيه رجلًا آليًا.
في الحقيقة، أنا متردد حيال ذلك.
قبل بتر ساقيّ، كنت طالبًا مهملًا.
كنت أحصل على علاماتٍ متدنية جدًا كدون المتوسط، وغالبًا راسب.
ثم، بعد أن بُترت أطرافي،
أصبحتُ فجأة برفيسورًا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
(ضحك)
(تصفيق)
الآن، أشعر بالقلق من أنه بمجرد أن أرتبط بأطرافي مرةً أخرى،
فإن دماغي سيعيد رسم نفسه إلى طبيعته القديمه غير المميزة.
(ضحك)
لكن أتعلمون، لا بأس في ذلك، فأنا لدي منصبٌ بالفعل في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
(ضحك)
(تصفيق)
أعتقد أن تصميم "الأعصاب المجسمة"
سوف يمتد ليصل إلى أكثر من مجرد استخدامه في الأطراف المستبدلة
وإنما سيحمل البشرية إلى عوالم
تعيد تعريف الإمكانيات البشرية بشكل جوهري.
في القرن ال21 هذا،
سيطور المصممون الجهاز العصبي إلى هياكل خارجية قوية
يستطيع البشر التحكم والشعور بها عبر عقولهم.
سيعاد تشكيل العضلات داخل الجسم
حتى تستطيع السيطرة على المحركات القوية،
ولتشعر بحركات العضلات الهيكلية الخارجية،
ستزيد قوة البشر، سيعلو مستوى القفز لديهم وستزيد سرعتهم في الجري.
أعتقد أنه في هذا القرن، سيصبح البشر أبطالًا خارقين.
ستمتد أجسامهم أيضًا
إلى هياكل غير مجسمة، كالأجنحة مثلًا،
حيث سيسيطرون ويشعرون بكل حركة جناح عبر جهازهم العصبي.
قال ليوناردو دافينشي: "عندما تجرب التحليق مرة،
ستسير بقية حياتك على الأرض محدقًا نحو السماء،
لأنك اختبرت ذلك الشعور مرة وستظل تشتاق دائمًا لاختباره مجددًا."
في السنوات الأخيرة من هذا القرن،
لن يشبه شكل وديناميكية البشر
ما نحن عليه اليوم.
ستحلق البشرية في تطورها.
سقط جيم إوينغ على الأرض وأصيب بإصابات بالغة،
لكن عيناه كانتا تحدقان نحو السماء، حيثما كان يتوق دائمًا للعودة.
بعد حادثته، لم يحلم باستعادة قدرته على المشي فقط،
لكنه أيضًا حلم بالعودة إلى رياضة تسلق الجبال المفضلة لديه.
في المعهد، قام فريق الرجل الآلي بصنع طرف خاصٍ لجيم لتسلق الجبال،
ساق متخصصة بتمييز مختلف المواضع والحركات يتحكم بها الدماغ.
باستخدام هذه التقنية، عاد جيم إلى جزر كايمان،
إلى موقع حادثته،
بعد أن أُعيد بناؤه كرجل آلي ليتسلق نحو السماء مرةً أخرى.
(أمواج متلاطمة)
(تصفيق)
شكرًا لكم.
(تصفيق)
أيها السيدات والسادة، أقدم لكم جيم إوينغ، أول رجل آلي متسلق للصخور.
(تصفيق)