Így válhatunk kiborggá, és így léphetünk túl testi határainkon

Az emberek hamarosan új testet kapnak, ami örökre eltörli a természetes és szintetikus világ közötti határt, állítja Hugh Herr bionikus mérnök. Felejthetetlen előadásában részletesen beszél a "neuro-beágyazottság-
tervezésről", azaz a kiborgműködés megalkotásának módszertanáról, amit a Massachussetsi Műszaki Egyetemen fejleszt, és olyan jövőt vázol fel, melyben testünk kibővítése újraértelmezi az emberi adottságokat – és talán szuperhőssé is válunk. "...századunk alkonyi éveire az emberek külalakja és mozgása felismerhetetlenül más lesz majd, mint amilyenek most vagyunk." – mondja Herr. "Az emberiség felszáll, és lebegni fog."

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)