Proteza idealna

Amerykańskie agencje wojskowe inwestują bardzo dużo pieniędzy w pomoc swoim żołnierzom. DARPA (Agencja Zaawansowanych Obronnych Projektów Badawczych Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych) swój budżet przeznacza jednak na bardzo innowacyjne i futurystyczne projekty — wśród nich znajduje się idea Revolutionizing Prosthetics, protez mających znacznie ułatwić życie weteranom, którzy na wojnie stracili kończyny. Wojskowe dolary rozwijają więc tak technologię jak i naukę o mózgu. Warto o tym wspomnieć, bowiem wielkimi krokami zbliża się do nas Śšwięty Graal bioniki – a imię jego Modular Prosthetic Limb.

Dużym problemem przy konstrukcji sztucznych kończyn jest poziom ich swobody, ruchliwości, które wiążą się z prostotą i łatwością ich używania. Małpa karmiąca się ręką robota z mojego poprzedniego wpisu wcale nie wygląda na zwierzę w pełni panujące nad ruchami maszyny. Kontrola jest utrudniona też z uwagi na wagę urządzenia. Zamiennik ludzkiej kończyny nie może być przecież zbyt ciężki. DARPA już w przeszłości zainwestowała w wynalazcę Deana Kamena 18 milionów dolarów, czego skutkiem była Deka Luke Arm — proteza o 18 stopniach swobody. Modular Prosthetic Limb stopni swobody posiada jednak 22 — czyli tyle samo co naturalna ludzka ręka, a niezależne silniki sterują każdym jej palcem. Na dodatek MPL waży tyle samo co jej żywy odpowiednik.

Kolejnym kamieniem milowym jest samo sterowanie. Nierzadko technicy muszą się nagłowić żeby wpaść na pomysł łatwego sposobu kontroli protezy. W przypadku Luke Arm było na to parę sposobów: podkładki pod stopę działające jak joystick, czujniki umieszczane na ramionach czy w końcu połączenie z pozostałymi w kikucie nerwami. Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, twórcy MPL, skupili się na ostatniej opcji, lecz nieco ją zmodyfikowali. Ich proteza będzie podłączona bezpośrednio do kory ruchowej — w ten sposób urządzenie może pomóc też ludziom z uszkodzeniem rdzeniu kręgowego. Bezpośrednie połączenie z mózgiem daje też nowe możliwości. Elektrody umieszczone w korze czuciowej mogą odbierać impulsy generowane przez protezę. Możliwe staje się więc odczuwanie dotyku, tak ważnego przy odpowiednim dobieraniu siły nacisku mechanicznej dłoni.

Dość dokuczliwym kłopotem przy łączeniu tkanki organicznej z myślą technologiczną jest mała żywotność elektronicznych komponentów. Procesory krzemowe umieszczone w miękkiej tkance po prostu zaczynają wysiadać i co dwa lata trzeba je wymieniać. Na pomoc rusza więc DARPA ogłaszając program rozwojowy o tytule “Histology for Interface Stability Over Time” — cel to dokładne zbadanie dlaczego implanty tak szybko zawodzą i przedłużenie ich używalności do 70 lat. Również dzięki wojskowej organizacji i 34,5 milionom dolarów nagrody MPL przechodzi do III fazy testów, czyli testów na ludziach (!). W ciągu następnych 2 lat 5 potrzebujących zostanie zwerbowanych do sprawdzenia nowej technologii.

Nad projektem nie pracuje jednak tylko Pentagon i Johns Hopkins Laboratory. Ponieważ technologia jest bardzo złożona, dotyka wielu dziedzin nauki, ośrodki w całym kraju wspólnie zabrały się do roboty. Uniwersytet w Pittsburgu na ten przykład, wraz z CalTech pomoże w przygotowaniu interface’u połączenia mózg — komputer. Nie obce są dla nich te zagadnienia, bo to w Pittsburgu małpa poruszała ramieniem robota.

Wspólna praca kilku placówek dobrze wróży — projekt na pewno napotka duże trudności techniczne w testach na ludziach. Opracowanie optymalnego oprogramowania poruszania dłonią, proces zmiany mózgu, który będzie starał się dostosować do nowej sytuacji… tak czy inaczej jest to najbardziej rozwinięta technologicznie proteza połączona bezpośrednio do kory mózgowej, więc sterowana tylko i wyłącznie myślą, czystą chęcią ruchu, z dodatkową możliwością odczuwania dotyku. Jak dla mnie — niesamowite! Transhumaniści FTW!

Więcej:
Protezy kończyn górnych
DARPA – Revolutionizing Prosthetics
Mind-Controlled Artificial Arm Begins the First Human Testing