Lífið gjörbreyttist fyrir hina sænsku Karin þegar hún varð fyrir hörmulegu slysi við landbúnaðarstörf fyrir 20 árum og missti hægri hönd sína. En nú hefur konan, með hjálp byltingarkenndrar nýrrar tækni fengið róbótahönd sem veitir henni ótrúlega nýja færni.
Karin sem er nú 51 árs, er þannig orðin að mannbotta eða það sem á ensku er kallað „cyborg“; manneskju sem hefur runnið saman við maskínu. Gervihöndin er tryggilega fest við beinagrind konunnar og tengist einnig bæði vöðvum og taugum.
Það er ekki bara að Karin geti hreyft þessa háþróuðu hönd á marga mismunandi vegu. Hún hefur einnig öðlast einhvers konar vott af snertiskyni í gervihöndinni.
Svíinn er sú fyrsta í heimi sem hefur notið góðs af þessari byltingarkenndu gervilimatækni en tækniframfarir við að tengja manneskjur við rafbúnað taka stórfelldum framförum og það er ekki einungis þeir sem misst hafa útlimi sem hafa gagn af þróuninni. Með ígræðslum í heila og mænu geta t.d. lamaðir gengið á ný.
Á meðan sérfræðingar horfa nú einkum til þess að auðvelda sjúklingum og fötluðum lífið, þá getur framtíðin boðið upp á tækni sem mun breyta því hvað það er í grunninn að vera manneskja.
Nú þegar hafa tilraunir nefnilega sýnt að heilar okkar geta vandkvæðalaust stjórnað framandi líkamshlutum sem eru þó mannslíkamanum alls ókunnir.
Læknar flytja taugar og vöðva
Róbótahönd þarf helst að hafa sama styrk og raunveruleg hönd og geta framkvæmt sambærilegar hreyfingar.
En jafnvel besta róbótahönd er ekki upp á marga fiska ef það reynist erfitt að stjórna henni. Það er einmitt að þessu sviði sem vísindamenn beina augum sínum.
Hefðbundnar gervihendur sem eru spenntar á handleggsstúfinn eru oft óþægilegar og sársaukafullar í notkun. Þær geta nuddað húðina illilega og virkni þeirra takmarkast við t.d. að opna og loka höndinni.
80 prósent manneskja og 20 prósent botti; það á við um Söruh de Lagarde
Rafrænar gervihendur virka einatt þannig að rafskaut í hulstrinu greina rafboð frá vöðvum í handleggnum. Gervihöndin breytir síðan boðum þessum í hreyfingar.
En rafskaut á húðinni geta átt erfitt með að fanga örveik boð frá vöðvunum, enda verða boðin oft fyrir truflunum af rafsegulsviði í rafmagnstækjum í umhverfinu.
Karin missti hægri hönd sína í slysi. Hún er sú fyrsta í heiminum til að nota háþróaða gervihönd, tengd beinagrind, taugum og vöðvum.
Gervilimirnir verða þannig sjaldnast hluti af líkamanum og það er einmitt þar sem bottahönd Karinar er sérstök.
Hún er kyrfilega fest þar sem prófessor Max Ortiz Catalan og teymi hans við Center for Bionics and Pain Research í Svíþjóð hefur getað fengið bein í framhandlegg til að vaxa saman við ígræðslur úr títaníum sem sjálf róbótahöndin er síðan fest á.
Í þessari byltingarkenndu skurðaðgerð fluttu læknarnir auk þess taugar og vöðva yfir í handleggsstubbinn og komu fyrir rafskautum til að mynda tengingar milli líkama og gervilimsins.
Draugaverkir hurfu
Þessi velheppnaði samruni milli manneskju og maskínu stafar fyrst og fremst af því að boðskiptin fara í báðar áttir milli heila og gervihandar.
Heilinn segir gervilimnum í gegnum taugarnar hvernig hann eigi að hreyfa sig og í gegnum aðrar taugatengingar fær heilinn skilaboð þegar róbótahöndin snertir eitthvað.
Þannig er hægt að fínstilla hreyfinguna svo hún verði nákvæmari og eðlilegri án þess að notandinn þurfi yfir höfuð að hugsa um það.
Byltingarkennd inngrip gera bottahönd að hluta líkamans
Þessi háþróaða gervihönd tengist bæði beinagrindinni, vöðvum og taugakerfinu. Róbótahöndin sendir og tekur á móti boðum beint frá heilanum og er svo kyrfilega fest að hún virðist vera manns eigin.
1. Ígræðslur gróa saman við bein
Við umfangsmikla skurðaðgerð skrúfa skurðlæknarnir títanbúnað fastan við beinin í framhandleggnum. Á nokkrum mánuðum gróa beinin saman við ígræðslurnar sem standa út úr húðinni og enda í hulsu sem gervihöndin er kyrfilega tengd við.
2. Rafskaut fanga boð frá heilanum
Róbótahöndin hreyfist þegar að rafskaut sem eru ígrædd við vöðva í armstúfinum, nema boð frá heilanum. Vöðvarnir magna upp taugaboðin þannig að rafskautin ná betur að fanga þau. Með títaníumígræðslunni eru send rafboð til lítillar tölvu sem stýrir mótorum í höndinni.
3. Róbótahönd með snertiskyn
Boð frá þrýstinemum á þumalfingri og löngutöng gervihandarinnar eru send með rafskauti sem er ígrætt beint við taugaenda í armstúfinum og áfram til heilans. Notandinn getur fundið hvort höndin grípur um harðan hlut eða mjúkan og hvort hluturinn gefur undan þrýstingi eður ei.
Þökk sé róbótahöndinni sem hún hefur nú verið með í fjögur ár, hafa lífsgæði Karinar batnað verulega og hún þarf ekki lengur að kljást við heiftarlega draugaverki frá hendinni sem hún missti.
Hún getur hreyft hönd sína með stjórn boða frá heilanum rétt eins og um væri að ræða raunverulega hönd úr kjöti og blóði. Og þar sem gervihöndin er tengd við taugakerfi hennar getur hún t.d. fundið fyrir því hversu fast hún þrýstir á hluti.
Þannig getur hún jafnvel handleikið viðkvæma hluti eins og egg og ber. Og nú gengur henni mun betur að laga mat, hún getur hneppt jakka sínum, tínt hluti af gólfinu og fengist við flest þau verkefni sem einkenna hversdaginn.
Nú berast fréttir af róbótum, sem hafa öðlast meðvitund – og sex róbótafyrirtæki vara við því að nota sköpunarverk sín til að skaða aðra. En af hverju kemur þessi tilkynning – og ættum við að vera hrædd? Svarið er ekki einfalt.
Gervihönd Karinar er til þessa sú háþróaðasta af sinni gerð en sérfræðingar eru komnir nú þegar vel á veg með að betrumbæta tæknina enn frekar. Þannig hafa þeir þróað tækni sem veitir gervihöndinni aukalega skynfærni.
Snertiskyn innbyggt í gervihöndina
Þegar við snertum eitthvað finnum við bæði fyrir þrýstingi á húðina og eins skynjum við yfirborð, formgerð og hita hlutarins. Slíkar upplýsingar geta gervihendur nú sent áfram til heilans.
Í febrúar árið 2024 prófuðu vísindamenn tækni sem kallaðist MiniTouch sem gerir þeim sem misst hafa hendur kleift að finna mun á köldu, volgu og heitu íláti. Og jafnvel finna fyrir líkamshita frá annarri manneskju.
57 ára gamall Ítali með bundið fyrir augun prófar gervihönd með snertiskyni. Hann getur ekki dulið geðshræringu sína þegar hann skynjar líkamshita annarrar manneskju með svokallaðri MiniTouch tækni.
Að sama skapi vinna sérfræðingar nú að þróun gervihúðar sem með skynjurum er svo næm að hún getur greint mun á milli t.d. nylons, bómullar og pólýester.
Samrunin milli manns og maskínu snýst þó ekki einvörðungu um að endurskapa útlimi sem fólk hefur misst.
Vísindamenn vinna einnig að rafrænum lausnum sem geta gagnast þeim sem t.d. eru lamaðir eða með vöðvarýrnun til að ganga á ný.
Árið 2019 gat 28 ára gamall Frakki sem var lamaður frá hálsi og niður eftir slys t.d. gengið spölkorn með aðstoð vélrænnar ytri stoðgrindar sem var spennt við líkama hans og fætur. Þessari stoðgrind er stýrt með boðum frá tveimur örflögum sem voru ígræddar beint inn á þann hluta heilans sem stýrir hreyfingum og vöðvavirkni.
Stoðgrindinni er stjórnað af merkjum frá tveimur ígræðslum – hvor um sig með 64 rafskautum, sem eru sett á þann hluta heilans sem stjórnar hreyfingum. Ígræðslurnar mæla heilavirkni og senda upplýsingarnar í tölvu.
Í vissum tilvikum er ytri stoðgrind þó ekki nauðsynleg til þess að hjálpa manneskjum sem hafa misst hreyfigetu í fótum.
Ef lömunin stafar af því að taugaþræðir milli heila og fótleggja hafa rofnað geta læknar nú komið fyrir nýrri tengingu þannig að eigin vöðvar sjúklingsins geta hreyft sig á ný.
Árið 2023 fékk hollenskur maður þráðlausa stafræna tengingu milli rafskauta í heilanum og neðri hluta mænunnar. Hann getur nú staðið upp og gengið, jafnvel í tröppum, með eigin krafti þó með stuðningi sé.
Tölvan greinir í sífellu boðin frá heilanum til að finna út hvernig hann vill hreyfa fætur sínar og sendir boðin áfram til þeirra tauga sem enn hafa tengingu við vöðva í fótleggjum.
Hollendingurinn Gert-Jan Oskam var lamaður og bundinn við hjólastól en eftir að hann fékk ígræðslur í heila og mænu árið 2023 getur hann nú gengið með hugaraflinu einu saman.
Þessi nýja tækni getur mögulega hjálpað milljónum manna sem hafa misst hendur eða lamast en hún er fær um að gera meira heldur en „bara“ að bæta líkamlega fötlun.
Tækni þessi getur einnig gert okkur kleift að sigrast á þeim takmörkunum sem ríkja frá náttúrunnar hendi.
Það eru t.d. takmörk fyrir því hversu mikið úlnliðurinn getur snúist en ekki fyrir hina bresku Söruh de Lagarde sem árið 2022 missti handlegg og fótlegg eftir að hafa lent fyrir lest.
Nú hefur hún fengið háþróaðan gervihandlegg sem hún getur stýrt með hugsunum í gegnum rafskaut á handleggsstubbnum og tölvu. Róbótahöndin sjálf er sett á gerviúlnlið sem getur snúist heilan hring.
Sarah de Lagarde lítur á sig sem 80% manneskju og 20% róbóta og vonast til að hún geti fengið ennþá fleiri ofurkrafta. Og það kann að vera mögulegt.
Auka fingur breytir heilanum
Heilinn er ákaflega sveigjanlegt líffæri og fær um að laga sig að nýjum skynhrifum sem tengd eru við taugakerfið. Þetta felur í sér að við mennirnir getum tileinkað okkur ný skynfæri, t.d. getuna til að greina eitruð efnasambönd eða fangað innrauða geislun og þannig „séð“ varma.
Við getum einnig lært að nýta algerlega framandi líkamshluta. Þetta sýnir tilraun nokkur þar sem 36 þátttakendur fengu aukalegan mekanískan þumalfingur á aðra höndina. Þátttakendur komust skjótt upp á lagið með að nýta þennan fingur dagsdaglega og skannanir á heila þeirra sýndu að virkni hans hafði breyst þegar heilinn lagaði sig að þessum nýja möguleika.
Þátttakendur voru útbúnir með auka þumalfingri. Þeir lærðu skjótt að nota þennan nýja fingur dagsdaglega og skannanir sýndu hvernig heilinn breyttist til að bregðast við þessum nýja möguleika.
Geta heilans til að laga sig að framandi hlutum er slík að við gætum öðlast getu til að stýra hvers konar rafrænu apparati sem er með hugaraflinu. Sérfræðingar prófa nú þegar tölvuörflögur sem hægt er að græða í heilabörkinn og lesa þannig hugsanir okkar.
Markmiðið er í fyrstu að hjálpa verulega fötluðum manneskjum með því að umbreyta hugsunum í aðgerðir en tæknina má í prinsippinu nýta í margs konar önnur verkefni.
Eftir því sem heilaörflögur verða sífellt betri í að fanga rafboð frá heilanum og tölvur, búnar gervigreind hæfar í að túlka rafboðin, aukast möguleikarnir.
Heilinn gæti þannig tengt sig við internetið þannig að við gætum, án þess að hreyfa fingur, skipt um sjónvarpsstöð eða kveikt á snjall-kaffivélinni.
Einhvern tímann í framtíðinni gætum við einnig googlað án þess að nota síma eða lyklaborð.
Þessar háþróuðu örflögur má auk þess móta sem eins konar gerviheilastöðvar sem veita okkur betra minni og reiknigetu.
Bjóðið tæknilegu manneskjuna velkomna
Ný tækni getur betrumbætt eða jafnvel komið alveg í stað margra hluta líkamans. Milljónir manna um heim allan nota nú þegar gervilimi og ígræðslur. Og samruni manneskju og maskínu nær sífellt nýjum hæðum.
Rafskaut örva heilafrumur
Meira en hálf milljón manna hafa fengið grædd í sig rafskaut djúpt inni í heilanum. Parkinson-sjúklingar hafa einkum notið þessarar nýju tækni sem örvar sérstök svæði heilans. Það dregur verulega úr einkennum sjúkdómsins.
Skynfæri vakin til lífs
Þúsundum heyrnarlausra hefur verið gert kleift að heyra með hjálp kuðungs-ígræðslu sem tengir heyrnartæki við heyrnartaugina þannig að heilinn geti tekið á móti hljóðboðunum. Blindir geta eins endurheimt dálítinn hluta sjónarinnar þegar örsmá myndavél er tengd við sjóntaugina.
Sjúkum líffærum brátt skipt út
Mekanískt hjarta getur haldið sjúklingi á lífi í marga mánuði meðan hann bíður eftir hjartaígræðslu. Sérfræðingar vinna einnig að því að þróa gervilifur, nýru, lungu og þvagblöðru sem hægt er að græða í menn í staðinn fyrir sjúk líffæri.
Bottar koma í stað útlima
Róbótatæknin er nú komin svo langt að rafrænir gervilimir með litlum öflugum mótorum gera margvíslegar hreyfingar mögulegar. Róbótalimirnir hafa innbyggt snertiskyn með hjálp skynjara sem tengjast taugakerfinu.
Bjóðið tæknilegu manneskjuna velkomna
Ný tækni getur betrumbætt eða jafnvel komið alveg í stað margra hluta líkamans. Milljónir manna um heim allan nota nú þegar gervilimi og ígræðslur. Og samruni manneskju og maskínu nær sífellt nýjum hæðum.
Rafskaut örva heilafrumur
Meira en hálf milljón manna hafa fengið grædd í sig rafskaut djúpt inni í heilanum. Parkinson-sjúklingar hafa einkum notið þessarar nýju tækni sem örvar sérstök svæði heilans. Það dregur verulega úr einkennum sjúkdómsins.
Skynfæri vakin til lífs
Þúsundum heyrnarlausra hefur verið gert kleift að heyra með hjálp kuðungs-ígræðslu sem tengir heyrnartæki við heyrnartaugina þannig að heilinn geti tekið á móti hljóðboðunum. Blindir geta eins endurheimt dálítinn hluta sjónarinnar þegar örsmá myndavél er tengd við sjóntaugina.
Sjúkum líffærum brátt skipt út
Mekanískt hjarta getur haldið sjúklingi á lífi í marga mánuði meðan hann bíður eftir hjartaígræðslu. Sérfræðingar vinna einnig að því að þróa gervilifur, nýru, lungu og þvagblöðru sem hægt er að græða í menn í staðinn fyrir sjúk líffæri.
Bottar koma í stað útlima
Róbótatæknin er nú komin svo langt að rafrænir gervilimir með litlum öflugum mótorum gera margvíslegar hreyfingar mögulegar. Róbótalimirnir hafa innbyggt snertiskyn með hjálp skynjara sem tengjast taugakerfinu.
Ef við viljum auk þess fá algjörlega ný skynfæri og líkamshluta mun tæknin fyrir alvöru gjörbreyta því hvað það felst í því að vera manneskja.
Hver veit, kannski erum við nú þegar á leiðinni að verða mannbottar með líkama sem búið er að hámarka og fínstilla, ekki í gegnum hægfara og langvarandi þróun heldur með aðstoð háþróaðra varahluta.
Verði sú einhvern tímann raunin verður örðugara að ráða í hvar manneskjan stoppar og rafbúnaðurinn byrjar.
