Műszemmel látok, robotkézzel érzek

Az utóbbi években a végtagprotézisek hatalmas fejlődésen mentek keresztül

Kétségtelen, hogy csodás korban élünk, robotvégtagok, mesterséges szemek, szellemi teljesítményt javító eszközök kifejlesztéséről érkeznek nap mint nap hírek. A technika fejlődése rengeteg fogyatékossággal élő emberen segíthet, kérdés, mikor fogják ezeket a vívmányokat alantas célokra használni, és milyen mértékben van jogunk beleszólni az ember evolúciójába?

Rengeteg olyan tudományos-fantasztikus filmet ismerünk, ahol a hősök sérült szerveit az eredetinél hatékonyabb, futurisztikus szervekkel cserélik ki. Ezek a történetek nem légből kapottak, léteznek olyan – főként hadiipari – kutatások, ahol szuperhősökhöz hasonló tulajdonságokkal igyekeznek felruházni az embereket. A már létező és fejlesztés alatt álló végtagprotézisek és más szervek döntő részénél azonban nem ez az irányvonal a mérvadó, hanem az, hogy a lehető legprecízebben helyrehozzák az eredeti szervek működését.

A bionikai (vagyis az élő természetben kifejlődött megoldások átültetése a műszaki gyakorlatba) fejlesztések egyik elsődleges célja az emberek esetében az, hogy a bionikus szerveket valahogyan összekössék a központi idegrendszerrel, ezáltal pedig az agy irányíthassa a működésüket. Egyes végtagprotézisek már olyan magas műszaki színvonalat képviselnek, hogy viselőik futni vagy hegyet mászni is képesek velük, sőt, jönnek azok a robotkezek, amelyek tapintásérzékelésre is képesek.

A legújabb fejlesztések azt is lehetővé teszik majd, hogy a bionikus kézzel érezni lehessen (illusztráció) Forrás: BSIP/AMELIE-BENOIST / BSIP/Amelie-Benoist

E kutatások jelentős részét az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának kutatásokért felelős részlege (DARPA) karolja fel.

Az első „kiborg”

A világ első „bionikus embere” Jesse Sullivan volt, akinek mindkét karját művégtaggal kellett pótolni. A villanyszerelő egy súlyos áramütés következtében vesztette el felső végtagjait. A férfi először hagyományos művégtagokat kapott, de a Chicagói Rehabilitációs Intézet orvosai felajánlották, hogy egyik karját idegimpulzusokkal vezérelt végtagra cserélik.

A 2003-ban végrehajtott műtét során először a Sullivan vállában lévő idegvégződéseket ültették át a mellizmokba. Ezek az idegek mintegy hat hónap alatt nőttek bele az izmokba. Az átültetett részen lévő elektródák ezután már képesek voltak felvenni a hiányzó végtaghoz továbbított gondolatok által kiváltott idegimpulzusokat, és ezeket a művégtaghoz eljuttatva vezérelték a mozgását.

Érzékeny robotkezek

Azóta a végtagprotézisek hatalmas fejlődésen mentek keresztül, és már ott tartunk, hogy a tapintásérzékelést is lehetővé tudják tenni a legújabb eszközökben. A gondolatokkal vezérelt robotkezek kétségtelenül jelentős áttörést hoztak, de volt egy nagy hátrányuk, mégpedig az, hogy nem küldtek visszajelzést az agynak, így az általuk végrehajtott mozgásokat nehezen lehetett precízen szabályozni, és a fogás erősségét sem tudták a használók pontosan „belőni”. Ha azonban a bionikus kéz képes a tapintásérzetet közvetíteni az agynak, ez a probléma megoldódna.

Az utóbbi években a végtagprotézisek hatalmas fejlődésen mentek keresztül Forrás: BSIP/AMELIE-BENOIST / BSIP/Amelie-Benoist

A DARPA 2015 őszén jelentette be, hogy egy 28 éves lebénult embernél jelentős áttörést értek el ezen a területen. A bekötött szemű érintett az agyával összeköttetésben álló robotkézzel képes volt megállapítani, milyen tárgyat tapogatott meg. A lebénult önkéntes nyomásérzékelésért is felelős szenzoros agykérgébe elektródákat ültettek, amiket aztán összekapcsoltak a végtagprotézissel. Hasonló elektródákkal látták el a mozgásért felelős motoros agykérgi területeket is, ezek tették lehetővé, hogy a kart mozgatni lehessen. Amennyiben az önkéntes megmozdította a karját, és megtapintott vele valamit, a robotujjakon lévő nyomatékérzékelők elektromos jelet küldtek a szenzoros agykéregnek. Ez által a páciens képessé vált megállapítani, hogy milyen tárgyat érintett meg.

Christian Kandblauer 22 éves osztrák fiatalember 2009. november 26-án Bécsben bemutatja műkarját, amelyet a gondolataival képes irányítani. Az intelligens protézist a bécsi Otto Bock Health Care Products cég szakemberei találták fel (Illusztráció) Forrás: MTI/Roland Schlager

Hasonló eredmények tapasztalhatók a bionikus lábak fejlesztése terén, ráadásul ezek széles körű elterjedésére sem kell már sokat várni. Az Ossur nevű vállalat fejlesztését tavaly jelentették be, hogy szenzorjaikat egy lábamputáción átesett izlandi férfin tesztelték. Az alig 3-5 milliméteres, úgynevezett mioelektromos érzékelőket (IMES) a páciens megmaradt izomszöveteibe ültették be.

E műtét nagyon minimális beavatkozásnak mondható, alig 15 percet vesz igénybe, és izomszövet átültetésére sincs szükség.

Az érzékelők mindenféle vezetékes összeköttetés nélkül biztosítják a kapcsolatot a műláb és az agy között: a központi szerv jeleket küld az izmokhoz, ezeket a jeleket a beültetett szenzorok felveszik, és közvetítik a műláb felé, ami aztán az agy akaratának megfelelően cselekszik.

Az újfajta műlábak a versenysportokban is megjelentek Forrás: MTI/EPA/Bernd Thissen

Tény, hogy a csúcskategóriás bionikus végtagok nagyon drágák, az egyik legfejlettebbnek számító műkarért akár 30 ezer angol fontot (átszámítva 12 millió forintot) is elkérhetnek. A 3D-nyomtatóknak hála, kezdenek elterjedni az olcsóbb műkezek, igaz, ezek minősége többek szerint hagy némi kívánnivalót maga után.

Egy kislány 3D technikával nyomtatott műkezet próbál a magyarországi e-NABLE önkéntes csapat bemutatóján Budapesten, a Design Terminál előtti üvegpavilonban. A 3D nyomtatók megjelenésével olcsón lehet legyártani a művégtagokat Forrás: MTI/Mohai Balázs

Itthon az OEP támogatja

Kollinger Szabolcs egy születési rendellenesség miatt végtagok nélkül éli az életét, tapasztalatairól blogot is vezet. Több mind fél éve használja az egyik legmodernebbnek számító műkezet, a Steeper cég által gyártott bebionicot.

E szerkezetet a kar két oldalának egy-egy izma vezérli. De hogyan lehet egy ilyen eszközhöz hozzájutni? A bionikus végtagot az Országos Egészségbiztosítási Pénztár (OEP) támogatja, de igénylést kell benyújtani.

„Elmegy az ember egy ezzel foglalkozó egészségügyi helyre, és elmondja az igényét. Ekkor megnézik, hogy az illető képes lesz-e működtetni a protézist, vagyis rendesen működik-e a két izom (tricepsz, bicepsz). Ezt egy mérőműszerrel nézik meg, feszíteni kell, a szerkezet pedig kiírja, hogy milyen maximális határt tudunk elérni. Ha ez megvan, írni kell az OEP felé egy kérvényt. Pár héten belül érkezik a válasz, melyben vagy az van, hogy elfogadják, és hány százalékban támogatják a dolgot, vagy az, hogy nem” – mondta az Origónak a fiatalember.

A bionikus kéz használatáról Szabolcs videósorozatot is készített, amelyből megtudhatjuk, hogy miként lehet az újfajta művégtaggal pingpongozni, gyufát gyújtani vagy vizet inni. Persze legyen bármilyen modern, a robotkarra azért ráfér a további fejlesztés. „Szeretném érezni, amit fogok, és ne kelljen levenni soha, ezáltal vízálló is legyen.

Legyen olyan, mint egy igazi kéz.”

– mondta Szabolcs.

Bionikus szem

Első hallásra futurisztikusnak tűnik, pedig több retinális implantátum van már jelen a piacon. Közülük az egyik legfejlettebbnek a Second Sight nevű cég Argus II elnevezésű terméke számít, és a retinitis pigmentosa nevű örökletes betegségben szenvedőkön segít. A kór a látásban nélkülözhetetlen szerepet játszó fotoreceptorok pusztulásához vezet, a szerkezet ezek működését veszi át.

A beültetett retinaimplantátum egy szemüvegbe épített kamerán keresztül kapja a vizuális információkat. A képet először egy feldolgozóegység elektromos jelekké alakítja át, amelyek vezeték nélkül a retinába épített elektródák felé továbbítódnak. Az elektródák stimulálják a sérült retina még ép sejtjeit, amik így információkat küldenek az agyba. Az Argus II nem tökéletes, ugyanis képtelen visszaadni a látást eredeti minőségben, viszont a látássérültek tárgyak, emberek, objektumok formáit ki tudják venni az eszköz alkalmazásával.

Másfajta elgondolás vezérli az ausztráliai Monash Egyetem kutatóit, ők olyan páciensek számára is lehetővé tennék a tér bizonyos szintű vizuális érzékelését, akiknek egyébként a komplett látószervük hiányzik. Fejlesztésük működése a következőképpen néz ki: egy kamera rögzíti a látottakat, majd a képet elküldi a páciens által viselt apró processzornak. Az eszköz a kép fontosabb elemeit kiválasztja, majd továbbítja a látásért felelős agyterületbe ültetett elektródáknak. Az elektródák stimulációja révén az egyén pontszerű felvillanásokat fog látni, a kép tehát fénypontokból fog kirajzolódni. Ez maximálisan 500 pixel felbontású látást tesz lehetővé, ami ugyan messze elmarad az emberi szem teljesítőképességétől, mégis valamilyen szinten segít tájékozódni a látássérülteknek. Az eszközt idén kezdték tesztelni.

Merészebb vizekre evezett egy olasz biotechnológiai cég, az MHOX, amely úgy véli, eljött az idő, hogy jobb szemekre cseréljük a velünk született látószerveket. A Bioprinter készítette, EYE fantázianevet viselő eszköznek három típusát készülnek megalkotni: az első szintetikus szem alapvetően ugyanúgy működne, mint a természetes, és olyan embereknek készülne, akik valamilyen baleset vagy betegség miatt elvesztették a látásukat.

Különböző tudású mesterséges szemek Forrás: MHOX

A javított EYE a szem természetes funkcióit (például a látásélességet) tökéletesítené. A csúcskategóriás szemben kiegészítő mirigyek felvennék, amit az ember lát, és ezt wifikapcsolattal meg is oszthatná a tulajdonos. A funkciókat egy pirula bevételével lehetne váltogatni.

Az ötlet eddig tetszetős, van azonban egy bizarr „apróság”, ami miatt vélhetően nem fogják tömegével megrendelni a korszakalkotónak szánt terméket:

az EYE rendszer használatához a természetes szemet sebészileg el kellene távolítani.

Helyére egyfajta mesterséges retinát ültetnének, amely az agyhoz kapcsolódik, és lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy tetszés szerinti szemgolyót csatlakoztassanak hozzá. A tervezők leghamarabb 2027-ben áraszthatják el a piacot a mesterséges látószervekkel.

A tervezett mesterséges szemek Forrás: MHOX

Agyimplantátumok

Ezen eszközök az aggyal állnak közvetlen kapcsolatban – a központi szerv felületére vagy egy adott agykéregbe ültetik őket. Az elektródákkal stimulálni lehet az agy egyes részeit, vagy jeleket elvezetni a különféle agyterületekről.

Az ilyen agyimplantátumok fejlesztését elsősorban egészségügyi szempontok vezérlik, hatékonyak a Parkinson-kór és más idegrendszeri betegségek kezelésében. Az agyimplantátumok felhasználását folyamatosan tesztelik más területeken is, például depressziónál, az autizmus súlyos eseteinél, kényszerbetegségeknél és bénulásoknál. Olyan próbálkozások is akadnak, amelyekkel az agy kognitív képességeit kívánják feljavítani.

Az ilyen agyimplantátumok fejlesztését egészségügyi szempontok vezérlik Forrás: AFP

Persze naivitás lenne az hinni, hogy a kutatásokat csakis gyógyítási célok vezérlik. Egy amerikai hadászati program például olyan implantátumon dolgozik, amely az emberi agykéregbe ültetve a gondolatokat számítógép által értelmezhető kóddá alakítaná, így a katonák agya közvetlenül kommunikálhatna a komputerekkel. Nem kevésbé elképesztőek azok a kísérletek, amik egymással telepatikusan kommunikáló katonák létrehozását akarják elérni.

Megosztott emberiség

A leírtakból kitűnik, hogy a technikai fejlődés megállíthatatlan, és nagyon sok még kiaknázatlan lehetőség rejlik a bionikus szervekben. Az is vitathatatlan, hogy a szerkezetek rengeteg sérült ember életminőségét javíthatják. Bár ez még csak a távoli jövő zenéje, óhatatlanul felmerül a kérdés, mikor fognak egyesek visszaélni a művégtagok, műszemek, agyimplantátumok nyújtotta előnyökkel.

Az emberi természetet ismerve a veszély sajnos megvan, különösen akkor, ha a mesterséges szervek jobbá válnak az igaziaknál. Gondoljuk el, adott egy robotláb, amivel hatalmasat ugorhatunk, vagy egy mesterséges kéz, amivel tízszer gyorsabban pötyöghetjük be a számítógépbe az adatainkat. Számos sci-fi mű foglalkozik ezzel a problémával, és bizony könnyen előfordulhat, hogy a közeljövőben a bionikus szervek annyira csábítóvá válnak, hogy egyesek készek lesznek akár önmaguk megcsonkítására is, csak hogy feljavíthassák saját testük képességeit.

Csábítóvá válhat, hogy lecseréljük igazi végtagjainkat valami jobbra? Ez a jövő egyik érdekes dilemmája Forrás: AFP/Mark Ralston

Hasonló problémák merülnek fel az agyimplantátumok esetén. Kik alkalmasak ilyen eszközök használatára? Mi számít a technika helyes és helytelen felhasználásának? A sok elbizonytalanító kérdés mellett olyan tanulmányok is fokozzák a kételyeket, amik a mély agyi stimuláció veszélyeire figyelmeztetnek.

A bionikus jövővel kapcsolatos vélemények tehát megoszlanak: egyesek ezekben a fejlesztésekben az emberi evolúció egy újabb lépcsőfokát látják, és úgy vélik, minden embernek joga van dönteni arról, hogy módosítja-e a saját testét, vagy nem. Ők a transzhumanizmus képviselői, olyan személyek, akik az emberiség problémáinak megoldását a biotechnológiákban és más feljövő technológiákban látják. Velük szemben állnak a konzervatív vélemények hangoztatói, akik éppen emberi mivoltunk elvesztésétől félnek.

Mégis, talán az egyik legnagyobb veszély az, hogy a rasszizmussal és vallási, politikai ellentétekkel terhelt emberiség megosztottsága csak tovább mélyülhet, ha a társadalom „bionikusokra” és „nem bionikusokra” különül. Ez pedig újabb, jövőbeli konfliktusoknak lehet a forrása.