ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Bionički udovi i egzoskeletoni čekaju živčane stanice

Bionički udovi i egzoskeletoni dosad su već transformirali živote velikog broja ljudi, no procjenjuje se da diljem svijeta oko 20 milijuna ljudi još uvijek nemaju pristup ovim vrijednim pomagalima. 

Koliko su ova pomagala značila onima koji su ih dobili, svjedoče njihove životne priče. Jedna od njih je i priča Amande Boxtel, prve žene koja je ponovno prohodala koristeći egzoskeleton izrađen 3D printerom. Amanda je bila paralizirana gotovo 20 godina, nakon što je doživjela nesreću tijekom skijanja. “Osjećam veliku euforiju svaki puta kada ustanem”, rekla je Amanda. “Kada netko neprekidno sjedi, osim duha i tijelo počinje umirati. Ljudi nisu predviđeni za sjedilački život.” 

Na održanoj TED konferenciji, Hugh Herr, direktor biomehatroničke istraživačke grupe pri Media Lab odjelu MIT sveučilišta, osobno je pokazao čime se bavi grupa kojoj je na čelu. Sam je, naime, nosio bioničke udove koje je izradio njegov laboratorij. 

"Bionika istražuje vezu između biologije i konstruiranja", rekao je Herr te nastavio s prezentacijom kojom je pokazao kako je, integracijom elektromehaničkih komponenti i ljudskog tijela, moguće prevazići ponor između ljudske sposobnosti i nesposobnosti, ljudskih ograničenja i potencijala. 

Sam Herr izgubio je obje noge nakon nesreće tijekom planinarenja, prije nešto više od 30 godina, no nije dozvolio da mu to uništi život. "U to vrijeme, nisam vidio svoje tijelo kao slomljeno. Ljudsko tijelo ne može biti slomljeno, ali tehnologija može. Tehnologija, a ne ljudsko tijelo, je neadekvatna", rekao je Herr dotičući se svoje ideje vodilje. 

Tri su aspekta, kako navodi i sam Herr, koja valja sagledati pri izradi bioničkih udova - mehanika, dinamika i upravljanje. 

Na razini mehanike, postavlja se pitanje kako spojiti ljudski ud i protezu da bude istodobno i udobna i efektivna. Ekipa predvođena Herrom ovaj je problem riješila korištenjem anatomskih točaka na postojećem udu pojedinca za određivanje krutosti tkiva i oblika uda. Dinamika je riješena korištenjem pametnog materijala kojem je, ovisno o dovedenom naponu, moguće mijenjati krutost. Naposljetku, upravljački dio, odnosno, korištenje živčanog sustava za upravljanje protezom, riješeno je na način da su prvo snimljeni mišićni impulsi koji se javljaju kada osoba misli o pokretu, nakon čega je to znanje ugrađeno u sam bionički ud. 

Da njihov pristup uistinu funkcionira, pokazao je sam Herr, koji je tijekom prezentacije nosio bioničke udove. Osim njega, efikasnost udova demonstrirala je i jedna od žrtava Bostonskog maratona, profesionalna plesačica Adrianna Haslet-Davis. Nakon 200-tinjak dana istraživanja, ekipa je uspjela napraviti bionički ud koji je omogućio Adrianni da, po prvi puta nakon nesreće, uspješno odradi predviđeni nastup na pozornici, koji je izazvao oduševljenje među svima u publici pa tako i samoj Adrianni. “Započinjemo razdoblje u kojem će nas uređaji pričvršćeni na naše tijelo učiniti snažnijima i efikasnijima”, rekao je Herr. 

No, mnogo toga još treba biti napravljeno na ovom području. “želimo zatvoriti krug između ljudi i bioničkih udova. Trenutno radimo pokuse gdje uzgajamo živčane stanice… Kada ova faza završi, osobe poput mene neće imati umjetne udove koji se samo kreću poput mišića i kostiju, već udove koji izgledaju i pružaju osjećaj poput stvarnih kostiju i mišića”, završio je Herr. 

Iako su bionički udovi i egzoskeletoni od velike pomoći onima koji ih koriste, ovi su uređaji daleko od toga da u potpunosti nadomjeste izgubljeni ud. Ovo osobito vrijedi za složene aktivnosti, poput plesa, no čak i kada se radi o jednostavnijim aktivnostima, poput hodanja, mnogi problemi još uvijek nisu riješeni pa mnogo puta kretnje onih koji ih koriste ne izgledaju prirodno i rezultiraju neugodnostima za one koji te uređaje koriste. 

Ovo je područje istraživanja uzelo popriličan zamah u zadnjih desetak godina, što stalno dovodi do napretka i poboljšanja u izradi ovih pomagala. Olakotna je okolnost ta što, na području bioničkih udova i osobito egzoskeletona, vrijede slični principi kao i na području dvonožnih robota, još jednog područja intenzivnog istraživanja. Iz tog razloga, ne samo da mi, promatrajući naša tijela, učimo i gradimo naprednije robote, već i ti isti roboti uče nas kako ljudsko tijelo uistinu funkcionira.

Izvor: BBC, Mashable, TED

Podijeli.