البروفيسور ذو الأرجل الإلكترونية، أو: السايبورغ

هيو هير، الأستاذ في مختبر الوسائط بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الذي يستخدم الأرجل الإلكترونية ويصممها بنفسه، أظهر في مؤتمر العلوم في عصر الخبرة الذي نظمته شركة داسو سيستمز في بوسطن، كيف يندمج التصميم مع علم الأحياء وسيحرر الأشخاص ذوي الإعاقة من قيودهم

يعد هيو هير، الأستاذ في مختبر الوسائط بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، مثالا حيا على التكامل بين التكنولوجيا وعلم الأحياء. إنه شخص معاق بترت ساقيه بعد تعرضه لحادث تسلق عندما كان في السابعة عشرة من عمره. كان هار أحد المتحدثين الرئيسيين في مؤتمر العلوم في عصر الخبرة الذي عقدته شركة داسو سيستمز في مبنى كلية الطب بجامعة هارفارد في بوسطن. .

"تحتوي كل ساق من الأرجل الإلكترونية على ثلاثة أجهزة كمبيوتر صغيرة و12 جهاز استشعار ووترًا ينشطها ويسمح لها بالرقص والجري والقيام بكل شيء. وقال هار من منصة المؤتمر: "لقد تم تصميم هذه الأرجل، بالمناسبة، باستخدام برنامج SolidWorks من شركة Dassault Systèmes".

"اليوم سأتحدث عن التخطيط البشري - وهو مفهوم يعني اندماج علم الأحياء والتخطيط. نحن نبسط المبادئ الأساسية لعلم الأحياء ونطبقها على الآلات. على سبيل المثال، المحرك هو ما يعادل عضلات القدم، وهناك أسلاك مرنة تحاكي الوتر، وهناك عملية الحوسبة، والتي تربطها بالعمود الفقري. عندما أمشي - فإن الأمر المرسل إلى المحركات يشبه إلى حد كبير الأوامر المرسلة من الدماغ والحبل الشوكي إلى العضلات الطرفية. وبفضل هذا أنا قادر على التحرك. الأرجل هي مجرد مقدمة للطريقة التي يمكنك من خلالها استبدال الأجزاء الطبيعية من الجسم التي تحللت بمكونات صناعية.

"عندما كان عمري 17 عامًا، تسلقت منحدرًا وسقطت. ذات يوم استيقظت في جسد مختلف تمامًا وسألت ماذا بعد. ذهبت إلى طبيب إعادة التأهيل وسألته هذا السؤال، فسألني ماذا تريد أن تفعل؟ قلت له: "أريد أن أقود سيارة، وأركب دراجة، وبالتأكيد أعود لتسلق الجبال". وقال دون تردد - "يمكنك قيادة السيارة بتحكم باستخدام يديك بدلا من قدميك، ليس هناك ما يمكن الحديث عنه حول ركوب الدراجات وبالتأكيد تسلق الجبال". لقد أخطأ الطبيب. بمجرد تعديل ساقي، بدأت في التسلق على الفور، واكتشفت أن لدي مزايا على المتسلقين الآخرين - يمكن أن أكون طويل القامة كما أريد، حتى ثلاثة أمتار، وبالتالي كان من الأسهل بالنسبة لي التسلق.

"عندما كنت شابًا، بدأت أتخيل عالمًا مستقبليًا، حيث تتقدم التكنولوجيا وتزيل كل القيود البشرية. أعتقد أن الإعاقة ستنتهي في القرن الحادي والعشرين. ولتحقيق هذه الغاية، يجب الجمع بين الهندسة الروبوتية والذكاء الاصطناعي وهندسة الأنسجة وهندسة المواد وغيرها.

"لم تتغير الأرجل الاصطناعية منذ الحرب الأهلية في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1960. ومن المثير للدهشة أنه على الرغم من كل موجات الابتكار منذ ذلك الحين، لم يتم إحراز سوى تقدم ضئيل للغاية في التقنية الجراحية. لذلك عندما بُترت ساقاي لسوء الحظ، تم تزويدي بأرجل صناعية باستخدام تكنولوجيا عصر الحرب الأهلية. أشعر بساقاي كالشبح، لكني لا أستطيع تحريكهما، أنا عالق بالطريقة الأصلية التي تم تركيبهما بها، لا أستطيع تحريك إصبع قدمي. لم يكن هناك أي اتصال بين الطرف الاصطناعي وعقلي.

"في مختبر الوسائط بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، أقوم بتطوير أجهزة ستساعدني أنا ومجربي الأول، وهو صديق يدعى ستيف مارتن، الذي أصيب في أفغانستان. لقد قمت بتوصيل العضلات ميكانيكيًا بالجذع باستخدام التقنيات الجراحية، وبالتالي من الممكن جعل العضلات تنقبض وتمتد، باستخدام أجهزة الاستشعار البيولوجية، التي تستشعر ديناميكيات الساق الإلكترونية وترسل معلومات غنية إلى الجهاز العصبي المركزي. التدريب مطلوب، وفي النهاية يفكر الشخص ويحرك الدماغ العضو الاصطناعي. لقد طلبنا العديد من الدراسات في مجالات مختلفة.

"كنت أبحث عن متطوع ووجدت متسلق جبال اسمه جيم سقط من منحدر في جزر كايمان ولم يتمكن الحبل من اللحاق به، وكانت ساقه مكسورة ولم يكن من الممكن إعادة ربطها، وفي النهاية تمكنوا من ذلك لبتر ساقه. لقد كان توقيته مثاليًا. في البداية كانت حركاته خرقاء، لكنه في النهاية تمكن من التحكم في الكاحل الآلي. كان قادرًا على الشعور بالقدم، ثم قمنا بإسقاط حالتها على جهازه العصبي. ثم أصر على الوقوف، ونجح. وبعد ذلك، أصبح قادرًا على الصعود والنزول على الدرج، عندما تحركت قدمه الميكانيكية وفقًا لتعليمات الدماغ على مستوى اللاوعي.

ووفقا للبروفيسور هار، لا يمكن استعادة الأطراف بهذه الطريقة فحسب، بل أيضا في حالات تلف الحبل الشوكي. "توجد اليوم هياكل خارجية تعمل بمحركات. هدفنا هو أن يتمكن الهيكل الخارجي من استخدام العضلات الموجودة في الجسم كما هو الحال في المحركات، وعندها سيكون كل شيء داخل الجلد ولن يكون هناك شيء مرئي من الخارج. يقوم زميلي بوب وينر وزملاؤه بتطوير نظام يمكنه إصلاح الحبل الشوكي المكسور من خلال هندسة الأنسجة باستخدام سقالة بوليمر مع الخلايا الجذعية. بعد العلاج، سيكون من الممكن تجاوز الجزء المكسور وإعطاء الأوامر لبقية الجسم. يمكننا استخدام ما أسميه الجهاز العصبي الرقمي: يمكننا ربط أنفسنا والسيطرة على العضلات بمساعدة أنظمة التحكم المتقدمة عن طريق تنشيط العضلات أو تحفيزها بشكل مصطنع. والفكرة هي ربط الجهاز العصبي الطبيعي بالجهاز الاصطناعي."

وفي الختام، قال البروفيسور هار: "رؤيتي هي خلق الانسجام بين المنتجات الاصطناعية والطبيعة". لقد استخدم كلمة زيادة - أي زيادة القدرة من خلال الجمع. لا يتطلب الأمر الكثير من الخيال للتفكير في استخدامات مثل هذه التقنيات في المستقبل. وأضاف البروفيسور هير: "بالطبع، من أجل منع إساءة الاستخدام، يجب علينا ليس فقط تدريب المتخصصين في مجال التكنولوجيا ولكن أيضًا الأشخاص في مجال الأخلاق والسياسة، وسنفعل ما يريد منا المجتمع أن نفعله". "سنعالج نهاية الألم والمعاناة الإنسانية في العالم، وفي الوقت نفسه سنضع سياسات وقوانين لتحقيق أهداف عميقة، مثل احترام التنوع البشري والحقوق الفردية."

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• المحاكاة من أصغر نطاق إلى الكون المرئي بأكمله هي المفتاح لفهم الكون (محاضرة أخرى من نفس المؤتمر)
• بأذرع مائلة - تمكن الباحثون من تمكين يدين مبتوريتين من تشغيل الأيدي الإلكترونية
• إعادة توصيل الأطراف الإلكترونية / عصي غاري