Due giovani e talentuosi arrampicatori di roccia e ghiaccio si sono messi in vetta al Monte. Washington, la vetta più alta del nord-est degli Stati Uniti (6.288 piedi) e considerata la piccola montagna più pericolosa del mondo, nel gennaio del 1982. Nonostante un’attenta pianificazione, una sfortunata svolta del tempo ha causato Hugh Herr e il suo amico Jeff Batzer a scendere sul lato sbagliato della montagna, costretti a fare escursioni attraverso le notti siberiane-fredde per evitare di congelare a morte. Per fortuna, il quarto giorno, gli sforzi EMS locali sono stati diretti al punto in cui gli uomini stavano riparando sotto una roccia. Sfortunatamente, questo incidente ha provocato l’amputazione dei piedi di Herr sei pollici sotto le ginocchia a causa della cancrena. Batzer perse anche le dita dei piedi, il piede sinistro e le dita della mano destra.
Quando ho parlato con il Dott. Herr alla conferenza “Science in the Age of Experience” di quest’anno ospitata da Dassault Systèmes, ha condiviso che non è stato fino a quando lui e il suo amico erano stati stabilizzati che hanno sentito la notizia orribile: una valanga aveva spazzato via due dei loro soccorritori, e uno di loro, un giovane dedicato di nome Albert Dow, era morto.
Herr ha condiviso che si sentiva una quantità travolgente di vergogna e senso di colpa per la morte di Dow, e la necessità di berescued a tutti, perché si sentiva come una violazione di tutto ciò che ha tenuto sacredas un outdoorsman e l’essere umano. “Molto di quello che faccio è fatto nella sua memoria:Albert era una persona straordinaria che era molto generoso ed empatico nei confronti di altri esseri umani. Sarebbe una vergogna per la sua memoria se mi arrendessi.”
Come scalatore in precedenza elite, Herr non aveva idea di quello che il suo futuro potrebbe essere simile, come medici e terapisti gli hanno detto che non avrebbe mai salire di nuovo. Tuttavia, era la mente sopra la materia per Herr, e non appena il suo primo set di protesi sono stati installati, ha subito provato bouldering in loro. Nonostante il dolore straziante, ha scoperto che poteva davvero salire.
Iniziò così i suoi sforzi dedicati a progettare e riprogettare continuamente protesi migliori per l’arrampicata, al punto che tornò sulla parete come alpinista d’élite; registrò più di venti salite di 5.11 s e 5.12 s, inclusa una 5.12-più quella prima estate del 1982.
Durante il suo discorso alla conferenza, il Dr. Herr ha condiviso che un collega scalatore ha dichiarato con rabbia che stava imbrogliando usando le protesi. Tuttavia, ha accolto questo, perché soprattutto, disprezzava la pietà e l’essere etichettato come coraggioso, e per gli altri provare gelosia o invidia per la sua situazione significava che era competitivo e considerato una minaccia.
Avanzando rapidamente nel tempo, il Dr. Herr ha conseguito un master in ingegneria meccanica presso il MIT e un dottorato in biofisica presso l’Università di Harvard, completando successivamente un post-dottorato in dispositivi medici presso il MIT. Il Dott. Herr è attualmente un professore del MIT Media Lab, capo del gruppo di ricerca Biomechatronics, e il fondatore di BionX, originariamente iniziato come iWalk nel 2006. Ha anche co-guida il Centro per la Bionica estrema.
Le visioni del Dr. Herr includono l’avanzare del corpo umano per essere in grado di raggiungere nuove altezze e immaginare mondi futuri con arti futuristici, in cui il design informa la biologia. La sua ricerca e il suo lavoro hanno portato a un campo emergente della biologia in cui le protesi bioniche possono interfacciarsi con l’anatomia umana esistente in un modo in cui il robot diventa letteralmente parte della persona.
Per fare un esempio: spesso, l’amputazione si traduce in una situazione in cui la persona non ha più la propriocezione, la percezione o la consapevolezza della posizione e del movimento del proprio corpo. In alcuni casi, la persona continua ad avere una consapevolezza fantasma del loro arto amputato, così che sembra che i loro piedi siano bloccati in uno scarpone da sci, con i muscoli cuciti in modo tale che non possano muoversi.
Dott. Herr ha spinto l’innovazione in avanti in un modo che chiude il ciclo tra il cervello e la struttura sintetica, e cambia radicalmente il modo in cui gli arti vengono amputati con la progettazione delle nuove protesi bioniche prese in considerazione. La sua invenzione per fare questo accadere è quello che lui chiama l’agonista-antagonista myoneural interface (AMI). Per ogni coppia muscolare, c’è un AMI. I sensori sintetici vengono aggiunti su ciascun muscolo per imitare la propriocezione, in modo che il cervello umano informi come si muove il robot mentre riceve anche un feedback neurale dal robot.
Alla conferenza, il Dott. Herr ha presentato un esempio molto interessante relativo a un suo amico che ha avuto un incidente di arrampicata simile. Grazie ai nuovi progressi nella sua tecnologia e alle tecniche di amputazione chirurgica, i canali sinoviali del suo amico servivano da cuscinetti biologici per le coppie AMI. Il modo in cui questo è stato implementato consente al sistema nervoso di essere in grado di sentire carichi fisici sulle protesi e di ricevere segnali aggiuntivi. Ciò consente la simmetria tra i lati biologico e bionico, in modo che sia l’inversione e l’eversione dei piedi è presente. Il Dott. L’amico di Herr Jim è stato in grado di salire le scale, e dopo poche ore, fare gesti con il piede – ad un certo punto, anche scuotendo qualcosa dal fondo della scarpa. Dal momento che il cervello di Jim stava ricevendo segnali, era in grado di usare il suo nuovo arto bionico come parte di lui, senza bisogno di essere consapevole di tutti i movimenti intricati (soprattutto perché alcuni controlli spinali sono involontari). In questo caso, c’era “incarnazione neurologica” – dove ciò che progettiamo diventa parte di noi.
Dott. Herr vede un mondo in cui attraverso la tecnologia, le persone possono essere liberate dall’essere viste come disabili, e invece viste come potenti e capaci.
Intervista
Alice Ferng, Medgadget: Dicci di più sulle bioniche che indossi e su come funzionano. Hai più paia di gambe?
Dr. Herr: Yes. Probabilmente come quando entro in ognuno dei tuoi armadi, vedi un sacco di scarpe. Quando vai nel mio armadio, vedi un sacco di gambe. Stessa cosa. Le gambe che sto indossando in questo momento si chiamano “Empower” – i progetti fondamentali per loro sono stati fatti prima nel mio laboratorio del MIT, e poi è stata fondata una startup del MIT. Recentemente, una società tedesca chiamata Ottobock ha acquistato la società. L’Empower è stato adatto a circa 3.000 persone. La metà sono stati feriti soldati. Ogni trimestre e ogni anno, adattiamo sempre più persone. È il primo piede-caviglia alimentato, bionico, che in una certa misura emula i muscoli persi. La maggior parte delle protesi del piede-caviglia sono passive come una bicicletta è passiva. Quindi l’energia per muoversi arriva al 100% dalla persona. Questo non è vero con me – una quantità enorme di energia per muoversi è fornita dalla mia bionica.
Medgadget: Come si fa a trattare con il dolore fantasma e neuromi dolorosi?
Dr. Herr: C’è una straordinaria storia di mitigazione del dolore. Quando i muscoli sono dinamici, non lo fanno atrofia (o diventano più piccoli o più piccoli con il tempo), che è importante per il comfort e l’interfaccia meccanica.
La chirurgia AMI ha un benefitosul controllo cerebrale della meccatronica che non ho ancora menzionato: dolore fantasma o dolore residuo è notevolmente ridotto o eliminato con AMI. Nelle precedenti procedure di amputazione, i nervi vengono tagliati e lasciati soffiare nel vento, il che si traduce in una formazione di neuroma che può essere molto dolorosa. I nervi vivono perinnervare pelli e cellule muscolari, quindi è necessario dare al nervo ciò che vuoleo sarà problematico. I chirurghi possono tagliare i neuromi e mettere i corpi muscolari lì; c’è una rivoluzione che sta accadendo nel regno chirurgico con la meccatronica.
Medgadget: Parliamo un po ‘ di più su AMI e come funziona. È incredibile come il tuo amico abbia avuto una così grande propriocezione solopoche ore dopo la sua operazione. Come fa fattore AI in?
Dott. Herr: Quindi abbiamo già dimostrato il feedback di forza e coppia in laboratorio. AMI ha due muscoli e puoi artificialmentestimolare il muscolo A per variare la forza sul muscolo B. Quindi con il tendone del Golgi, quindi il cervello ha quell’informazione di forza.
Nel cloud, hai esempi di decine e migliaia di altri esseri umani – qual è stato il loro feedback in un particolare giorno,posizione e dinamica. Puoi essere informato con quel set di dati molto grande. La vecchia idea di telepresenza sarà resa possibile attraverso la tecnologia bionica. Se abbiamo interfacce ai nostri nervi e possiamo inserire artificialmenteforza, anche quando non c’è alcuna forza reale sul muscolo, quindi quando l’umanoide potenzia e va e solleva il peso nella palestra parigina, la persona sdraiata a letto in realtà sentirà il bilanciere. Terrificante, lo so.
Medgadget: Come immagini le protesi del futuro?
Dr. Herr: Penso che in laboratorio, l’amputazione sarà in gran parte risolta tra due decenni se i finanziamenti continueranno. Quello che intendo è che con l’amputazione, saremo in grado di ripristinare la funzione degli arti e del motore. Oltre a questo, ovviamente, è l’aumento. La classica storia dell’aumento è che con le persone con protesi o esoscheletri, saremo tutti aumentati in futuro. Se stai facendo escursioni su terreni accidentati nella natura selvaggia, la tecnologia saprà dove ti trovi e conoscerà la natura delle tue dinamiche e dei tuoi passi. Immagina quando attraversi un sentiero, c’erano 10.000 persone che hanno attraversato quel sentiero prima di te, quindi ci saranno molti dati su come percorrere quel sentiero nel modo più efficiente. I nostri stessi movimenti saranno completamente ottimizzati attingendo a un’ampia base di conoscenze di molti altri esseri umani che hanno sperimentato la stessa esperienza. Quindi ci sono molti esempi di come aumenteremo le cose. Come Aimee Mullins e Viktoria Modesta hanno recentemente dimostrato, queste bioniche possono essere oggetti di bellezza; possono essere sculture che rappresentano la bellezza umana o la bellezza non umana. Che l’esplorazione è una grande quantità di divertimento.
Medgadget: Questola tecnologia è senza dubbio molto costosa – stai lavorando per ridurre i costi?
Dott. Herr: Il costo del piede-caviglia qui è di circa USD 30.000 USD; questo è un costo automobilistico solido per leg.As con tutta la tecnologia su larga scala, il costo scenderà sempre di più. Sto cercando finanziamenti per creare un bus bionico protesico mobile-so che questo è un nome terribile-ma immagina un’automobile, dove la impacchetti con tutti i tipi di strumenti di fabbricazione, imaging e convalida. Poi si può guidare toall aree remote del mondo e costruire persone parti del corpo proprio lì. Penso che un modello del genere potrebbe essere molto economico e potrebbe essere alla portata di dollari filantropici. Stiamo cercando finanziamenti per la ricerca per costruire un prototipo di quella piattaforma mobile.
Medgadget: Hai mostrato scarpe bioniche durante il tuo discorso-quando potrebbero colpire il mercato e quale potrebbe essere il costo?
Dr. Herr: Spero molto, molto presto. Conosci quegli hoverboard? Non c’è motivo per cui non possa essere quel punto di prezzo o inferiore se vendi milioni all’anno. Forse 400-500 dollari. Voglio fondere scienza e tecnologia bionica con un incredibile design della moda-e renderli non solo ad alto funzionamento, ma anche esteticamente accattivanti. Il mondo esoscheletrico è dove i computer erano negli anni ’60 e’ 70, dove erano davvero grandi e brutti e non funzionavano così bene. E la visione di Steve Jobs era che tutti avremmo avuto i computer in tasca, e che sarebbero stati esteticamente gradevoli. Penso che la scarpa sarà il primo esoscheletro che è un enorme successo commerciale.
Link: BionX website Host
Ospite della conferenza: Dassault Systèmes…