Como nos tornaremos ciborgues e aumentaremos o potencial humano

Os humanos em breve terão novos corpos que para sempre tornarão indefinida a linha entre o mundo natural e o sintético, diz o designer biônico Hugh Herr. Em uma palestra inesquecível, ele detalha o "Design NeuroIncorporado", uma metodologia para criar ciborgues que ele está desenvolvendo no MIT, e nos mostra um futuro em que teremos nossos corpos aprimorados de tal forma que o potencial humano será redefinido – talvez nos tornando super-heróis. "Durante o crepúsculo deste século, acredito que os humanos serão irreconhecíveis na morfologia e na dinâmica em relação ao que somos hoje", diz Herr. "A humanidade decolará a um patamar superior."

Sou professor no MIT,

mas não projeto prédios
ou sistemas de computador.

Em vez disso, construo partes do corpo,

pernas biônicas que aprimoram
o andar e a corrida humana.

Em 1982, sofri um acidente de montanhismo

e minhas duas pernas foram amputadas
devido ao congelamento dos tecidos.

Aqui, vocês podem ver minhas pernas:

24 sensores, 6 microprocessadores
e atuadores iguais a tendões musculares.

Sou um punhado de ferragens
e parafusos do joelho para baixo.

Mas com essa tecnologia biônica avançada,

consigo pular, dançar e correr.

(Aplausos)

Obrigado.

(Aplausos)

Sou um homem biônico,
mas ainda não sou um ciborgue.

Quando penso em mover minhas pernas,

os sinais neurais do meu
sistema nervoso central

passam pelos meus nervos

e ativam os músculos
dentro dos membros residuais.

Eletrodos artificiais sentem esses sinais,

e pequenos computadores no membro biônico

decodificam meus impulsos nervosos
nos movimentos que quero fazer.

Basicamente, quando penso em me mover,

o comando é enviado para a parte
sintética do meu corpo.

Mas esses computadores não conseguem
enviar informações ao meu sistema nervoso.

Quando toco ou movo
meus membros sintéticos,

não experimento sensações normais
de toque ou movimento.

Se eu fosse um ciborgue
e pudesse sentir minhas pernas

via pequenos computadores que enviassem
informações ao meu sistema nervoso,

acredito que isso mudaria completamente

minha relação com as partes
sintéticas do meu corpo.

Hoje, não sinto minhas pernas,

e, por conta disso,

minhas pernas são ferramentas separadas
da minha mente e do meu corpo.

Não são partes de mim.

Acredito que se eu fosse um ciborgue
e pudesse sentir minhas pernas,

elas poderiam ser parte de mim.

No MIT, estamos pensando
sobre Design Neuroincorporado.

Nesse processo de design,

os designers projetam carne e ossos
humanos, o próprio corpo biológico,

em conjunto com o sintético, para aumentar
a comunicação bidirecional

entre o sistema nervoso
e o mundo construído.

O Design Neuroincorporado
é uma metodologia para criar ciborgues.

Nesse processo, os designers
consideram um futuro

em que a tecnologia não separa mais

ferramentas sem vida
de nossos corpos e mentes,

um futuro em que a tecnologia
é cuidadosamente integrada

em nossa natureza,

um mundo onde
o que é biológico e o que não é,

o que é humano e o que não é,

o que é natureza e o que não é,

será para sempre indefinido.

Esse futuro proporcionará
à humanidade novos corpos.

O Design Neuroincorporado
expandirá nosso sistema nervoso

ao mundo sintético,

e o mundo sintético a nós,

modificando substancialmente quem somos.

Projetando o corpo biológico
para se comunicar melhor

com o mundo construído,

a humanidade acabará
com as deficiências no século 21

e estabelecerá uma base
científica e tecnológica

para a ampliação humana,

aumentando a capacidade humana
além do inato, dos níveis psicológicos,

cognitivos, emocionais e físicos.

Existem muitas maneiras de construir
novos corpos em escala,

desde a biomolecular até tecidos e órgãos.

Hoje, quero falar de uma área
do Design Neuroincorporado

na qual os tecidos corpóreos
são manipulados e esculpidos

usando processos cirúrgicos
e regenerativos.

O atual paradigma da amputação

não mudou muito desde
a Guerra Civil Americana

e se tornou obsoleta
com as mudanças radicais

em atuadores, sistemas de controle
e tecnologias de interface neural.

A maior deficiência é a falta
de interações musculares dinâmicas

para controle e cinestesia.

O que é cinestesia?

Ao flexionar o tornozelo, os músculos
à frente da perna se contraem,

esticando simultaneamente
os músculos na parte de trás.

O oposto ocorre quando
o tornozelo é estendido.

Os músculos de trás da perna se contraem,

alongando os músculos na frente.

Quando os músculos flexionam e estendem,

sensores biológicos dentro
dos tendões musculares

enviam informações através
dos nervos para o cérebro.

Assim você é capaz de sentir onde seus pés
estão sem precisar olhá-los.

O atual paradigma da amputação
quebra essa dinâmica de relação muscular,

e fazer isso elimina as sensações
cinestésicas normais.

Consequentemente,
um membro artificial padrão

não pode enviar informações
de volta ao sistema nervoso

sobre onde a prótese está no espaço.

O paciente, portanto, não
pode perceber e sentir

a posição e os movimentos
da junta protética sem olhá-la.

Minhas pernas foram amputadas usando
a metodologia da Guerra Civil Americana.

Eu posso sentir meus pés,
posso senti-los agora mesmo

como uma existência fantasma.

Mas quando tento movê-los, não posso.

Parece que estão presos
dentro de botas de esqui duras.

Para resolver isso,

no MIT, inventamos a interface
mioneural agonista-antagonista,

ou IMA, para resumir.

A IMA é um método para conectar
os nervos dentro do resíduo

a uma prótese biônica externa.

Como a IMA é projetada e como funciona?

A IMA inclui dois músculos
cirurgicamente conectados,

um agonista conectado a um antagonista.

Quando o agonista contrai
sob ativação elétrica,

ele estica o antagonista.

Essa interação muscular dinâmica

faz os sensores biológicos
dentro dos tendões musculares

enviarem informações através do nervo
para o sistema nervoso central,

informações relativas ao comprimento,
velocidade e força do tendão muscular.

É assim que a cinestesia
do tendão muscular age,

e essa é a principal maneira
que nós, como humanos,

podemos perceber e sentir as posições,
movimentos e forças em nossos membros.

Quando um membro é amputado,

o cirurgião conecta a parte oposta
dos músculos com o resíduo

para criar uma IMA.

Múltiplas IMAs podem ser criadas

para controlar e sentir
múltiplas juntas protéticas.

Elétrodos artificiais são então
postos em cada músculo IMA,

e pequenos computadores dentro do membro
biônico decodificam esses sinais

para controlar poderosos motores
no membro biônico.

Quando o membro biônico se move,

os músculos IMA recuam ou avançam,

enviando sinais através
dos nervos ao cérebro,

permitindo que a pessoa com a prótese
experimente sensações naturais

de posição e movimento de sua prótese.

Os princípios de design de tecidos podem
ser usados em um ser humano de verdade?

Alguns anos atrás, meu amigo Jim Ewing,
de 34 anos, procurou minha ajuda.

Jim sofreu um terrível
acidente de alpinismo.

Ele caiu de uma altura
de 15m nas Ilhas Cayman

quando sua corda falhou
e ele chocou-se contra o chão.

Ele sofreu muitas lesões:

pulmões perfurados
e muitos ossos quebrados.

Depois de seu acidente, ele sonhou
em retornar ao seu esporte favorito,

o alpinismo, mas como isso seria possível?

A resposta era a Equipe Ciborgue,

uma equipe de cirurgiões,
cientistas e engenheiros

reunidos no MIT para reconstruir Jim,
devolvendo suas habilidades de alpinista.

O Dr. Matthew Carty amputou a perna de Jim
que estava gravemente lesionada,

no Brigham and Women's Hospital em Boston,

usando o procedimento cirúrgico IMA.

Polias de tendão foram criadas e anexadas
ao osso da tíbia de Jim,

para reconectar os músculos opostos.

O procedimento IMA
reestabeleceu a conexão neural

entre os músculos do pé e tornozelo
de Jim e seu cérebro.

Quando Jim move seu membro fantasma,

os músculos reconectados se movem
em pares dinâmicos,

originando sinais de cinestesia que passam
através de seus nervos até o cérebro.

Assim Jim experimenta sensações normais
com as posições e movimentos dos pés,

mesmo quando vendado.

Aqui está Jim no laboratório do MIT
depois das cirurgias.

Ligamos eletricamente os músculos IMA
de Jim, via eletrodos, ao membro biônico.

Jim aprendeu rapidamente
a mover sua perna biônica

em quatro direções distintas
de movimento dos pés e tornozelo.

Ficamos empolgados com os resultados,
mas então Jim se levantou,

e o que ocorreu foi extraordinário.

Toda a biomecânica natural mediada
pelo sistema nervoso central

emergiu pelo membro sintético

como uma ação reflexiva e involuntária.

Toda a complexidade do arranjo do pé,
durante a subida na escada,

(Aplausos)

manifestou-se diante de nós.

Aqui é Jim descendo,

alcançando com seu dedo biônico
o próximo degrau da escada,

exibindo movimentos naturais
automaticamente,

sem nem mesmo tentar mover a perna.

Como o sistema nervoso central de Jim
estava recebendo sinais cinestésicos,

ele sabia exatamente como controlar
o membro biônico de maneira natural.

Jim se move e se comporta como se
a perna sintética fosse parte dele.

Por exemplo, um dia no laboratório,

ele acidentalmente pisou
em um rolo de fita isolante.

O que você faz quando alguma coisa
gruda no seu sapato?

Você não tenta pegar assim,
é um jeito muito estranho.

Em vez disso, você sacode,

e foi exatamente o que Jim fez

após ser neuronicamente conectado
à sua perna algumas horas antes.

O mais interessante para mim

foi o que Jim disse estar experimentando.

Ele disse: "O robô se tornou
parte de mim".

Jim Ewing: Na manhã após a primeira
vez em que fui anexado ao robô,

minha filha desceu as escadas e perguntou
como me sentia sendo um ciborgue.

Respondi que não me sentia um ciborgue,

sentia como se tivesse minha perna,

e ela não estava anexada a um robô

e muito menos o robô anexado a mim.

O robô se tornou parte de mim,

se tornou minha perna muito rapidamente.

Hugh Herr: Obrigado.

(Aplausos)

Ao conectar o sistema nervoso de Jim
de maneira bidirecional

ao seu membro sintético,

a incorporação neurológica
foi conquistada.

Admiti a hipótese de que, como Jim
pode pensar e mover sua perna artificial,

e como pode sentir tais
movimentos em seu sistema nervoso,

a prótese não é mais
uma ferramenta separada,

mas uma parte integral de Jim,
uma parte integral de seu corpo.

Por conta da incorporação neurológica,
Jim não se sente um ciborgue.

Ele sente como se tivesse
sua perna de volta,

que teve seu corpo de volta.

Com frequência perguntam

quando serei conectado neuronicamente
às minhas pernas bidirecionalmente,

quando me tornarei um ciborgue.

A verdade é que estou hesitando
em ser um ciborgue.

Antes de minhas pernas serem amputadas,
eu era um aluno terrível.

Tirava D e frequentemente F na escola.

Depois que minhas pernas foram amputadas,

tornei-me, de repente, professor do MIT.

(Risos)

(Aplausos)

Fico preocupado que, quando conectado
neuronicamente às minhas pernas novamente,

meu cérebro retorne
ao seu estado não tão brilhante.

(Risos)

Mas sabem de uma coisa, tudo bem,
como estou no MIT, já tenho estabilidade.

(Risos)

(Aplausos)

Acredito que o Design Neuroincorporado

se expandirá além
da substituição de membros

e vai levar a humanidade a domínios

que fundamentalmente redefinirão
o potencial humano.

Neste século 21,

designers expandirão o sistema nervoso
em fortes e poderosos exoesqueletos,

que os humanos poderão controlar
e sentir com suas mentes.

Músculos no corpo poderão
ser reconfigurados

para o controle de poderosos motores,

e para perceber e sentir
os movimentos exoesqueléticos,

aumentando a força humana, a altura
de pulo e a velocidade de corrida.

No século 21, acredito que humanos
se tornarão super-heróis.

Humanos também poderão
expandir seus corpos

com estruturas não
antropomórficas, como asas,

controlando e sentindo cada movimento
das asas em seu sistema nervoso.

Leonardo da Vinci disse:
"Quando você experimentar voar,

andará para sempre na terra
com os olhos voltados aos céus

por lá ter estado
e para lá desejar retornar".

Ao crepúsculo deste século,

acredito que humanos serão irreconhecíveis
em questões como morfologia e dinâmica

em comparação ao que somos hoje.

A humanidade vai decolar
e subir muito alto.

Jim Ewing caiu na terra
e sofreu muitas lesões,

mas seus olhos se voltaram aos céus,
para onde sempre desejou retornar.

Após seu acidente, ele não só
sonhou em andar de novo,

mas também em retornar
ao seu esporte favorito, o alpinismo.

No MIT, a Equipe Ciborgue construiu
para Jim uma perna para o mundo vertical,

uma perna controlada pelo cérebro
com sensação total de movimento e posição.

Usando essa tecnologia,
Jim retornou às Ilhas Cayman,

ao local de seu acidente,

reconstruído como um ciborgue,
para escalar aos céus mais uma vez.

(Ondas quebrando)

(Aplausos)

Obrigado.

(Aplausos)

Senhoras e senhores, Jim Ewing,
o primeiro ciborgue montanhista.

(Aplausos)