Sunday, 14 June 2009

Ανάπηροι, πλην υπερ-άνθρωποι

Με την τεχνολογία όχι μόνο ξεπερνούν την αναπηρία τους, αλλά μπορούν να γίνουν πιο ικανοί και από τους «φυσιολογικούς».
Στους Ολυμπιακούς αγώνες του 2028 ίσως από τους βατήρες να ξεκινούν βιονικοί αθλητές. Χάρη σε τεχνητά πόδια, πιο ανθεκτικά και ελαφριά από τα φυσικά άκρα, θα μπορούν να τρέχουν τα 100 μέτρα σε λιγότερα από 7 δευτερόλεπτα. Με μια hi-tech «πανοπλία» θα μπορούν να συναγωνίζονται σε αγώνες εκατοντάδων χιλιομέτρων ή σε αναρριχήσεις μεγάλων αποστάσεων χωρίς ανεφοδιασμό. Επιστημονική φαντασία; Όχι ακριβώς: στο Golden Gala στίβου του περασμένου Ιουλίου ο 20χρονος Νοτιοαφρικανός Όσκαρ Πιστόριους, ακρωτηριασμένος και στα δύο πόδια, τερμάτισε δεύτερος, ενάντια σε αρτιμελείς αθλητές, τρέχοντας με δύο τεχνητά μέλη από ίνες άνθρακα.
Δηλώνει μάλιστα έτοιμος να νικήσει τους αθλητές που έχουν πόδια με σάρκα και οστά, ακόμα και αν προς το παρόν τα 46΄΄90 στα οποία διένυσε τα 400 μέτρα δεν αρκούν για την ολυμπιακή κατάταξη (κάτω από 45΄΄95).

Είναι «ευνοημένος»
Πρόκειται, τουλάχιστον μακροπρόθεσμα, για μια πραγματική επανάσταση, που θα μπορούσε να οδηγήσει τους ανάπηρους σε καλύτερες επιδόσεις από τους αρτιμελείς, χάρη σε τεχνητά άκρα, μάτια και άλλα όργανα.

Μια πρώτη νύξη για τα όσα θα μπορούσαν να συμβούν υπήρξε η παράδοξη διαμαρτυρία ενός αθλητή των Παραολυμπιακών, του Ρομπέρτο Λα Μπαρμπέρα, που είναι ακρωτηριασμένος στο ένα πόδι, ο οποίος κατηγόρησε τον Πιστόριους ότι έχει πλεονέκτημα από το γεγονός ότι είναι ακρωτηριασμένος και στα δύο πόδια, όχι μόνο στο ένα, και συνεπώς μπορεί να βασιστεί σε δύο υπερτεχνολογικά τεχνητά μέλη και όχι σε ένα, όπως εκείνος.

Ακόμα και η IAAF συζητά αν τα τεχνητά μέλη δίνουν υπερβολικό πλεονέκτημα στον Πιστόριους. Τουλάχιστον προς το παρόν δε φαίνεται κάτι τέτοιο, καθώς το πλεονέκτημα των τεχνητών μελών αντισταθμίζεται από άλλα μειονεκτήματα, όπως τη μικρότερη ταχύτητα στην εκκίνηση και στις στροφές. Ενώ ο Πιστόριους δρασκελίζει 1,5 μ. κατά τα πρώτα 50 μέτρα, οι αρτιμελείς αθλητές φτάνουν τα δύο.

Μια άλλη διάσημη περίπτωση είναι η παίκτρια του γκολφ Καμίλα Μπερνίνι, που κατάφερε να βελτιώσει το επίπεδό της όταν έχασε το ένα χέρι της σε ένα ατύχημα και το αντικατέστησε με ένα τεχνητό άκρο που δημιουργήθηκε στο Πολυτεχνείο του Μιλάνου.

Βιονικό γόνατο
Αυτή η μεταμόρφωση γεννά πρωτόγνωρα σενάρια: οι επιδόσεις των βιονικών αθλητών μπορούν να συγκριθούν με τις επιδόσεις των «κανονικών» αθλητών; Πόσο «ανθρώπινα» είναι τα αποτελέσματα στα οποία έφτασαν οι αθλητές με hi-tech βοηθήματα; Ήδη εδώ και καιρό οι αθλητές υψηλού επιπέδου οφείλουν ένα μέρος των επιδόσεών τους σε παράγοντες που ποικίλλουν από την ισορροπημένη διατροφή ως τις προπονήσεις που σχεδιάστηκαν με τη βοήθεια Η/Υ. Ακόμα και ο υπερπρωταθλητής του γκολφ Τάιγκερ Γουντς, που έχει πολλούς βαθμούς μυωπίας, κατέφυγε στη χειρουργική επέμβαση με λέιζερ για να αποκτήσει όραση δέκα δεκάτων, που είναι ζωτικής σημασίας για τους αγώνες.

Οι βιονικοί αθλητές ήδη αποτελούν πραγματικότητα σε πολλά αθλήματα, και οι καινοτομίες που βγαίνουν από τα εργαστήρια υπόσχονται να αυξήσουν τον αριθμό τους και να βελτιώσουν τις επιδόσεις τους. Αυτό αποτελεί τεράστια ωφέλεια για όσους έχουν υποστεί ακρωτηριασμό, όχι μόνο τους αθλητές. Σήμερα η έρευνα κινείται σε τρεις κατευθύνσεις. Πρώτον, μελετώνται τα τεχνητά μέλη που βασίζονται σε υδραυλικές αρθρώσεις και αποσβεστήρες, που επαναφέρουν την ώθηση που ασκεί ο αθλητής, όπως αυτές που χρησιμοποιεί ο Πιστόριους και η Μπερνίνι. Δεύτερον, μελετώνται τα βιονικά τεχνητά μέλη, που είναι ενεργητικά, δηλαδή ελέγχονται από ηλεκτρονικά συστήματα. Τα αποτελέσματα είναι και στις δύο περιπτώσεις εντυπωσιακά. Τα αθλητικά τεχνητά μέλη είναι ανθεκτικά και πάρα πολύ ελαφριά χάρη στα καινούρια υλικά.

Στις ΗΠΑ η Έιμι Μάλινς, ακρωτηριασμένη και στα δύο πόδια κάτω από το γόνατο, χρησιμοποιεί δύο λάμες από άνθρακα παρόμοιες με αυτές του Πιστόριους. Διατηρεί το παραολυμπιακό ρεκόρ στα 100 μέτρα και στο άλμα εις μήκος και συναγωνίζεται αρτιμελείς αθλητές. Αντίθετα, ο Στέφανο Λίπι έχει χάσει τελείως το ένα πόδι. Είναι όμως πρωταθλητής στο τρέξιμο και στο άλμα εις μήκος, καθώς χρησιμοποιεί και τελειοποιεί αθλητικά τεχνητά μέλη. Δοκιμάζει επίσης ένα πόδι με βιονικό γόνατο (Power Knee, της Össur): χάρη σε έναν κινητήρα εκτείνεται και διπλώνεται αναπαράγοντας το βηματισμό, σε συγχρονισμό με το άλλο πόδι.

Ιδού οι cyborgs
Τέλος υπάρχει και ο φουτουριστικός τομέας των «cyborgs» (από τις λέξεις cybernetic organism, ον κυβερνητικής, σύντηξη ανθρώπου και μηχανής): τα ηλεκτρικά κυκλώματα του τεχνητού μέλους ενσωματώνονται στα νευρικά κυκλώματα του αθλητή και ενεργοποιούνται όταν το θέλει. Τα πρώτα παραδείγματα υπάρχουν ήδη. Η Κλόντια Μίτσελ, που έχασε ένα χέρι σε ένα αυτοκινητιστικό ατύχημα, έχει στη θέση του ένα βιονικό χέρι, το οποίο ελέγχει με... τη σκέψη. Με μια τεχνική που ονομάζεται «στοχευμένη μυϊκή επανανεύρωση», τα νεύρα που έλεγχαν το ακρωτηριασμένο χέρι ανακατευθύνθηκαν και συνδέθηκαν με ένα μυ στο στήθος της Κλόντια. Εκεί εμφυτεύτηκαν κάποια ηλεκτρόδια, τα οποία αντιλαμβάνονται τα σήματα που κάποτε έφταναν στο χέρι και τα στέλνουν στο μηχανικό άκρο. «Απλώς σκέφτομαι ότι θέλω να κινήσω το χέρι ή τον αγκώνα μου και αυτά κινιούνται», διηγείται η Κλόντια. Αυτή την εφαρμογή αναπτύχθηκε από την ομάδα του Τοντ Κουίκεν στο Ινστιτούτο Αποκατάστασης του Σικάγο. Η ομάδα είχε εφαρμόσει για πρώτη φορά το βιονικό νευροελεγχόμενο χέρι στον Τζέσε Σάλιβαν, έναν ηλεκτρολόγο που έχασε και τα δύο χέρια πάνω από τον αγκώνα σε ένα εργατικό ατύχημα. Με το μηχανικό άκρο, που διαθέτει 6 κινητήρες, ο Τζέσε ανέκτησε τη δυνατότητα να κάνει ευρείες και φυσικές κινήσεις, αλλά και πιο προσεκτικές, όπως να βγάζει την πιστωτική κάρτα από το πορτοφόλι του.

Καίγομαι!
Το πρόβλημα είναι όμως η αλληλεπίδραση με το νευρικό σύστημα. Σήμερα τα πιο εξελιγμένα τεχνητά μέλη-cyborgs, όπως αυτά για τα χέρια, έχουν μόνο δύο ή τρεις αισθητήρες, σε αντίθεση με τους πάνω από χίλιους που διαθέτει ένα φυσικό άκρο. Τα χέρια αποτελούν τη μεγάλη πρόκληση: στο μέλλον θα μπορούσαν να βρουν εφαρμογές στα σπορ, όπως στο γκολφ, τη Formula 1, την τοξοβολία...

Στόχος είναι φτάσουμε σε συστήματα που εγγυώνται τη –σήμερα αδιανόητη– χειρωνακτική ικανότητα που επιτρέπει σε κάποιον που έχει χάσει το χέρι του να κουμπώσει το πουκάμισό του και να δέσει τα παπούτσια του. Στο εργαστήριο ArtsLab στην Πίζα επεξεργάζονται ένα «κυβερνο-χέρι», στοχεύοντας να το κάνουν να μοιάσει με αληθινό. Θα ελέγχεται με φυσικό τρόπο, καθώς θα επεξεργάζεται τα σήματα που θα φτάνουν από το νευρικό σύστημα. Και θα μπορεί να αντιλαμβάνεται το ζεστό και το κρύο μέσω αισθητήρων και να μεταδίδει αυτά τα αισθήματα στον εγκέφαλο, διεγείροντας τα νεύρα που οδηγούν τις πληροφορίες των αισθητήριων οργάνων στο κεντρικό νευρικό σύστημα.

Οι αθλητές προσδοκούν εξαιρετικές επιδόσεις, όμως για πολλούς ίσως αρκεί ένα εξειδικευμένο τεχνητό μέλος. Στόχος είναι να δημιουργηθεί ένα χέρι που θα μοιάζει όσο το δυνατόν περισσότερο με το αληθινό, με επιδεξιότητα σε κάθε είδους εργασία και ικανότητα να ασκεί ποικίλες πιέσεις, από το χάδι ως το γερό κράτημα του τιμονιού. Όμως το κόστος για ένα βιομηχανικό πρωτότυπο που θα έβρισκε ευρείες εφαρμογές φτάνει τα 4-5 εκατομμύρια ευρώ, με τιμή πώλησης τα 3.000 ευρώ.

Νοητικές εντολές
Στο Πανεπιστήμιο Μπράουν (ΗΠΑ) γίνονται πειράματα για το πώς θα τεθεί ο εγκέφαλος σε απευθείας επικοινωνία με μηχανές και υπολογιστές, με εγκαταστάσεις όπως αυτή που εφαρμόστηκε στον τετραπληγικό Ματ Νέιγκλ, ο οποίος ελέγχει τα e-mail του ή παίζει στον Η/Υ κινώντας το ποντίκι και ενεργοποιώντας ένα ρομποτικό χέρι μόνο με τη σκέψη. Τα ηλεκτρόδια που έχουν εμφυτευτεί στον εγκέφαλό του μετρούν τα νευρικά σήματα που δημιουργούνται όταν ο Ματ συγκεντρώνεται προσπαθώντας να κινήσει ένα από τα παράλυτα άκρα του. Ένα λογισμικό αναλύει αυτή τη νευρική δραστηριότητα και τη «μεταφράζει» σε εντολές, για το ρομποτικό χέρι, για παράδειγμα. Το επόμενο βήμα; Η μετάδοση σημάτων από τον εγκέφαλο σε ηλεκτρόδια στους μυς, προκειμένου να ενεργοποιούνται άμεσα. Πολλοί φαντάζονται ότι αυτή η τεχνολογία θα εφαρμοστεί για τη μετάδοση ταχύτατων και ακριβέστατων εντολών στη Formula 1 ή στα αεροπλάνα που εκτελούν ακροβατικές πτήσεις.

Κάποιοι όμως σκέφτονται και τους πλήρεις εξωσκελετούς, ένα είδος hi-tech πανοπλίας που αυξάνει τις επιδόσεις του σώματος και χαρίζει υπεράνθρωπη δύναμη. Στο Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϊ (ΗΠΑ), ο Χομαγιούν Καζερούνι τελειοποίησε το Bleex (Berkeley Lower Extremity Exoskeleton): πρόκειται για έναν εξωσκελετό για τα κάτω άκρα, με μηχανοκίνητη θωράκιση στις γάμπες και δομή που αντέχει το βάρος. Το σύστημα κινείται «συνοδεύοντας» τα βήματα και τις κινήσεις αυτού που το φορά, ο οποίος μπορεί έτσι να μεταφέρει βάρος 170 κιλών για δεκάδες χιλιόμετρα, χωρίς να κουραστεί, ούτε και στην ανάβαση. Οι εφαρμογές του θα ήταν ποικίλες: θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από στρατιώτες, πυροσβέστες και διασώστες, αλλά και από όσους αντιμετωπίζουν κινητικά προβλήματα ή απλώς θέλουν να κάνουν αναρρίχηση.

Υπερόραση
Το πρωτότυπο κινείται με ταχύτητα περίπου 3 χλμ./ώρα, αλλά υπάρχουν σκέψεις για εκδοχές που μπορούν να τρέχουν ή να πηδούν. Η εργασία του Καζερούνι χρηματοδοτείται από την DARPA, την αμερικανική υπηρεσία έρευνας προηγμένων αμυντικών σχεδίων. Και δεν είναι η μοναδική υπόθεση συνεργασίας ανάμεσα στις εφαρμογές στον αθλητικό και το στρατιωτικό τομέα. Στα εργαστήρια της DARPA μελετάται, για παράδειγμα, πώς μπορεί να ελεγχθεί ο πόνος με ουσίες που μπλοκάρουν τους χημικούς διαβιβαστές του πόνου ή εγκαταστάσεις που εφαρμόζονται στη σπονδυλική στήλη. Θα ήταν χρήσιμες για τους τραυματισμένους στρατιώτες αλλά και για τους αθλητές στα αθλήματα αντοχής ή σε όσους αγωνίζονται κατά τη διάρκεια της ανάρρωσης σε διάφορα αθλήματα, από το μαραθώνιο ως τους αγώνες μοτοσικλέτας.

Κάποιοι άλλοι, όπως ο Αμερικανός Ρον Μπλουμ με την Pixel-Optics, ελπίζουν να μεταμορφώσουν σε πραγματικότητα την «υπερόραση» των ηρώων στα κινούμενα σχέδια. Ο Μπλουμ απέκτησε από το υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ επιχορήγηση της τάξης των 3,5 εκατομμυρίων δολαρίων, για να αναπτύξει καινούρια συστήματα «υπερόρασης». Σύμφωνα με τον Μπλουμ, μπορούν να διπλασιάσουν την ορατή απόσταση. Στα γυαλιά που τελειοποιεί ο Μπλουμ υπάρχουν πολλά pixels που ελέγχονται ηλεκτρονικά, για να διορθώνουν ακόμα και τα απειροελάχιστα ελαττώματα του ματιού (που έχουν χαρτογραφηθεί με πολύ μεγάλη προσοχή με τη χρήση λέιζερ), βελτιστοποιώντας την όραση.

Σιδερένια θέληση
Σε 20-30 χρόνια οι αθλητές που θα κατεβαίνουν στον αγωνιστικό χώρο θα μοιάζουν, λοιπόν, με τους υπερήρωες των κινουμένων σχεδίων. Οι αθλητές όπως ο Πιστόριους δεν ανήκουν σε έναν άλλο κόσμο. Η δύναμη της θέλησής τους είναι εκπληκτική. Όμως προς το παρόν τα πλεονεκτήματα των τεχνητών μελών δεν καταργούν τις αναπηρίες τους.

Σήμερα το πρόβλημα που απαιτεί άμεση λύση είναι το κόστος των τεχνητών μελών. «Οι επαγγελματίες αθλητές, με τη βοήθεια χορηγών, θα είχαν τη δυνατότητα να δώσουν αρκετά χρήματα», παρατηρεί ο μηχανικός Ντανιέλε Μπονατσίνι, ακρωτηριασμένος κάτω το γόνατο και πρωταθλητής στα 100 μέτρα. Με την εταιρεία του, τη RoadRunnerFoot Engineering, κατοχυρώνει λάμες για τρέξιμο με μεγαλύτερη αντίδραση κατά 10%, που κοστίζουν από 500 ως 700 ευρώ, έναντι των 1.500 που κοστίζουν ανάλογες λάμες στο εμπόριο. «Η πιο μεγάλη πρόκληση», παρατηρεί ο Μπονατσίνι, «είναι να κάνουμε αυτές τις τεχνολογίες προσιτές σε όλους τους ανάπηρους, ξαναδίνοντάς τους το δικαίωμα τη σωματική δραστηριότητα».
FOCUS

No comments: