19 октомври 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Интервю: Как биха изглеждали изкуствените крака на бъдещето?

Добре дошли в ерата на биониката!

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 08 септември 2015 в 08:3033270
Снимка: Chris Crisman

Следващото поколение бионични устройства ще се свързват с хората и те ще ги ползват по много по-революционен и непосредствен начин. Пионерът в биониката Хю Хер (Hugh Herr) е инженер-изследовател, който се занимава с проектирането на революционни протези в една от водещите световни фирми. Представяме на вашето внимание едно завладяващо със своята футуристичност и вдъхновяващо със своя размах интервю, което ни дава възможност да надникнем в бъдеще, в което всички можем да сме отчасти киборги.

Г-н Хер, разкажете ни повече за вашите бионични крака.

Притежавам компания, която произвежда човешки крака-протези, точно като моите (BiOM Ankle System). За пръв път в историята ние успяхме да нормализираме скоростта на ходене и енергийния разход при подобни протези. С други думи, ако се измери скоростта и метаболитния енергиен разход на някой използващ протезата ни, няма да можете да различните дали въпросният човек има бионични или биологични крака. Това е изключително важно, тъй като конвенционалните технологии, използвани в момента при хора с ампутурани крака, ги карат да куцат, което оказва стрес на мускуло-скелетната система. Това води до заболявания на ставите и много други вторични здравословни проблеми. Постиженията на съвременната бионика могат да премахнат куцането и да предотвратят всички тези вторични усложнения. Обикновено, когато поставяме BiOM протеза на човек, ако преди това той е чувствал болки в бедрата, коленете и гърба, тези симптоми значително намаляват буквално до дни.

Специалистът по протези Hugh Herr демонстрира бионичните си крака в своята лаборатория по биомеханика в Масачузетския технологичен институт (MIT). Снимка: Bob O’Connor

Могат ли тези постижения в биониката да бъдат от полза на хората като цяло?

Всъщност ние разработваме бионични технологии и за хора с напълно нормални биологични крайници. Миналата година ние бяхме първата изследователска група, която изгради автономен екзоскелет. Той значително понижава метаболитния разход при ходене за хора без проблеми с краката. Това практически представлява изкуствен прасцев мускул, който поема около 80% от усилието при ходене. Така човек с нормална физиология може да си сложи този екзоскелет и да ходи, като така ще използва значително по-малко енергия.

Модификацията е толкова осезаема, че ако ходиш с екзоскелета само за 20 минути и след това го свалиш, ще почувстваш краката си неестествено тежки.

Кой смятате, че би се възползвал от това?

Войници, планинари, атлети и изобщо всеки. Представете си свят, в който нашите физически възможности не се понижават с годините. Основната причина вашите баби и дядовци да не се разхождат често е остеоартрит на колянната става и се смята, че основната биомеханична причина за това е атрофия на прасцевия мускул. С помощта на бионични устройства можем да осигурим мускул като на 18-годишен човек на всеки, независимо от възрастта му. По този начин можем да разрешим големия проблем с подвижността при възрастните хора. Докато тялото ни продължава да проявява типичната за застаряването деградация, бионичната технология може да осигури трайно решение.

Ще можете да дадете най-доброто си време при бягане на маратон, когато сте на 60, дори и да сте започнали да бягате на 20. Представете си как тази технология в бъдеще би повлияла на времената при бягане, скокове на височина и други атлетични прояви.

Но не е ли измама използването на тази технология по този начин?

Основната идея в случая е да се използва технологията, за да се поддържат непроменени човешките физиологични способности, нещо което повечето хора биха приели без колебание. Нека си представим свят, в който хората носят бионични устройства само, за да си гарантират, че докато тичат и тренират не оказват прекалено високо натоварване върху биологичните си стави. Ние не усещаме голяма част от случващото се в собствените си тела. Трудно можем да почувстваме, когато сме на път да се нараним по време на усилие. Сензори в устройството могат да ни казват кога трябва да спрем или да правим нещо по-различно. Могат и автономно да понижат физическия стрес върху определена част от тялото ни.

Какво е вашата визия за свързването на устройства директно с човешката нервна система?

При настоящите дизайни протезите и екзоскелетите се контролират от електроди по кожата, които засичат електрическата активност на мускулите. Но този подход е по-скоро лабораторен трик с ограничена функционалност при клинично приложение. Една от причините е, че ,ако сега изляза от тук и изтичам 2 мили, отделената от тялото ми пот може да напълни цяла чаша. При тези неблагоприятни условия сегашните интерфейси по повърхността на кожата просто няма да оцелеят или няма да генерират правилните сигнали. Затова нашата цел е да проведем информацията от и до периферната нервна система по по-директен път – инвазивно.

Но нали други изследователски групи вече правят точно това, като имплантират електроди директно към нервите?

Проблемът с методите, свързани с проникване в нерва е, че нервната система трудно толерира процедурата. Това просто не е разумно, устойчиво решение.

А какво е вашето решение?

Ние открихме, че всъщност не се налага проникване в нерва, тъй като периферната нервна система е изключително пластична. Ако вземем мускул, който не е инервиран, и в близост до него поставим прерязан нерв, нервът ще прорастне и ще инервира мускула. Това е сравнително лесно възпроизводим феномен. На основата на това ние създаваме интерфейс, който се възползва от биологията, като стимулира прорастването на нервна тъкан през и около синтетични материали. Тези материали играят ролята на връзка между човек и машина. Интерфейсът би могъл да засича нервни сигнали за намерението на човека да задвижи протезата или да предават сензорна информация от протезата към тялото през нерва.

Как ще се свързват сигналите от нерва с изкуствения крайник?

Това е ключов въпрос. След като имаме интерфейс към нерва, ще се окажем оплетени в сноп от „кабели”, така че как можем да преведем информацията навътре и извън тялото? Много учени се опитват да адаптират безжичен подход, при който имплантираната електроника общува безжично с устройство-робот, което човек носи по себе си.

Аз смятам, че би било интересно да използваме жичен подход, тъй като така могат да се предават много по-големи обеми информация с много по-голяма скорост. Дизайнът включва и външно устройство-пластир по кожата, където ще извършва цялото предаване и обработка. Можем да направим това устройство естетически издържано, например под формата на татуировка. Лично аз бих искал подобен пластир на бедрото си. Там биха се разположили електроди навън и навътре в периферната ми нервна система, идващи от и към пластира, които ще осигуряват двупосочното предаване към външна машина (протеза).

В какви други случаи биха били полезни вашите устройства?

Ние работим и с други увреждания на крайниците, като парализа. При човек с лезия в гръбначния стълб теоретично може да се поставят устройства за стимулация на нервите за активация на мускули, заедно с мускулни сензори, които да измерват динамиката на мускулното съкращение. В момента работим по въпросните сензори. По този начин може да се направи синтетичен, външен гръбначен стълб.

Това звучи доста футуристично.

Биониката тепърва започва да се развива. Това, което използвам аз сега, ще бъде направо смешно само след 20 години. Така че, ако смятате, че нещата, които правим сега са изумителни, почакайте докъм края на този век, когато те ще се станат направо невероятни. И смятам, че прогнозата ми е по-скоро консервативна. При сегашния темп на развитие на технологиите, повечето форми на инвалидност би трябвало да са изчезнали до 50 години.

Някои хора обаче биха се обидили от налагането на идеята, че техните недостатъци трябва да се коригират.

Всеки ден се разстройвам, когато видя човешко същество, което е сляпо, не може да чува или да се движи. Такива човешки ограничения са тъкмо това, което аз намирам за обидно. Ако даден човек желае да си остане глух и харесва тази култура, чудесно! Човек може да направи избора да не използва слухови протези. Но ако друг желае да чуе Моцарт, смятам че обществото трябва да се потруди и да му предостави тази свобода. Тук става дума за човешки права. Ако човек иска да тича, но има парализирани крайници, то нека му дадем това право.

Източник: New Scientist

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Хю Хер води изследователската група по Биомехатроника към MIT Media Lab и е съосновател на Центъра по Екстремна Бионика. И двата му крака са ампутирани вследствие на замръзване при инцидент по време на планинско катерене.

Снимка: David Arky

Повече за него, неговата компания и изследователската дейност, която кипи в нея, може да прочетете тук.

Интересно негово клипче в TED Talks:


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Технологии
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.