07 de febrero de 2017 09:03:06 horas
Fuente: https://youtu.be/ Hugh Herr construye la próxima generación de extremidades biónicas, prótesis robóticas inspiradas en la naturaleza. Herr perdió ambas piernas en un accidente de escalada hace 30 años; ahora, como jefe del grupo de biomecatrónica del MIT, muestra su increíble tecnología en una charla tanto técnica como personal, con la ayuda de una bailarina que perdió su pierna en el ataque terrorista del maratón de Boston y que vuelve a bailar de nuevo por primera vez en el escenario de TED.

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Fuente: https://www.ted.com/ Buscando profundamente dentro de la naturaleza a través de la lupa de la ciencia, los diseñadores extraen principios, procesos y materiales que forman la base de la metodología del diseño, de constructos sintéticos que se asemejan a materiales biológicos, a métodos computacionales que emulan los procesos neuronales, la naturaleza está guiando al diseño. El diseño también está guiando a la naturaleza. En las áreas de la genética, la medicina regenerativa y la biología sintética, los diseñadores están desarrollando nuevas tecnologías no previstas o anticipadas por la naturaleza. La biónica explora la interacción entre la biología y el diseño. Como pueden ver, mis piernas son biónicas. Hoy voy a contar historias humanas de integración biónica, cómo la electromecánica unida al cuerpo e implantada dentro del cuerpo está empezando a cerrar la brecha entre discapacidad y capacidad, entre la limitación humana y el potencial humano. La biónica ha definido mi físico. En 1982, me amputaron ambas piernasdebido al daño tisular debido a la congelación ocurrida durante un accidente de escalada de montaña.En ese momento, para no ver mi cuerpo como descompuesto, razoné que un ser humano nunca puede descomponerse. La tecnología se descompone. La tecnología es insuficiente. Esta idea simple pero poderosa fue un grito de guerra para avanzar en la tecnología para la eliminación de mi propia discapacidad y en última instancia, la discapacidad de los demás. Empecé desarrollando miembros especializados que me permitieron regresar al mundo vertical de la escalada en roca e hielo.Rápidamente me di cuenta de que la parte artificial de mi cuerpo era maleable, capaz de adoptar cualquier forma, cualquier función, una pizarra en blanco a través de la cual crear, tal vez, estructuras que podrían ir más allá de la capacidad biológica. Hice mi altura ajustable. Podría ser tan pequeño como metro y medio o tan alto como quisiera. (Risas) Así que cuando me sentía mal de mí, inseguro, aumentaba mi altura. Pero cuando me sentía seguro y suave, Le bajaba a mi estatura solo para dar una oportunidad a la competencia. (Risas) (Aplausos) Pies estrechos como cuñas me permitieron subir por entre fisuras de la roca escarpada donde el pie humano no puede penetrar, y pies con puntas me permitieron subir muros de hielo vertical sin jamás experimentar la fatiga muscular de la pierna. A través de la innovación tecnológica, regresé a mi deporte más fuerte y mejor. La tecnología había eliminado mi discapacidad y me había permitido una nueva proeza de escalada. Como un hombre joven, me imaginaba un futuro en el mundo donde la tecnología estaría tan avanzada que podría librar al mundo de la discapacidad, un mundo en el cual los implantes neuronales permitirían a los invidentes ver, un mundo en el que los paralíticos podrían caminar con exoesqueletos de cuerpo. Lamentablemente, debido a deficiencias en la tecnología, la discapacidad es rampante en el mundo. Este caballero ha perdido 3 extremidades. Como apología de la tecnología actual, está fuera de la silla de ruedas, Pero necesitamos hacer un mejor trabajo en biónica para un día permitir la rehabilitación integral de una persona con este nivel la lesión. En el MIT Media Lab, hemos establecido el centro de biónica extrema. La misión del centro es desarrollar la ciencia fundamental y la capacidad tecnológica que permitirá a la biomecatrónica y a la reparación regenerativa de los seres humanos sobre una amplia gama de discapacidades del cerebro y el cuerpo. Hoy, voy a decirles cómo funcionan mis piernas, cómo trabajan, como un ejemplo de este centro. Me aseguré de depilarme las piernas ayer por la noche, porque sabía que las estaría mostrando hoy. La biónica implica la ingeniería de interfaces extremas. Hay tres interfaces extremas en mis extremidades biónicas: la mecánica, cómo mis extremidades se unen a mi cuerpo biológico; la dinámica, cómo se mueven como carne y hueso; y la eléctrica, cómo se comunican con mi sistema nervioso. Comenzaré con la interfaz mecánica. En el área de diseño, todavía no entendemos cómo conectar dispositivos al cuerpo mecánicamente. Es extraordinario para mí que en este día y en esta era,uno de los más maduras, más antiguas tecnologías en la cronología humana, el zapato, todavía nos dé ampollas. ¿Cómo puede ser? No tenemos idea cómo adjuntar las cosas a nuestros cuerpos. Este es el trabajo de diseño maravillosamente lírico del profesor Neri Oxman en el MIT Media Lab, que muestra impedancias que varían especialmente en el exoesqueleto, se muestran aquí por la variación del color en este modelo 3D. Imaginen un futuro donde la ropa es rígida y suave cuando lo necesiten, Cuando lo necesiten para un apoyo óptimo y flexibilidad, sin siquiera causar malestar. Mis extremidades biónicas se unen a mi cuerpo biológico a través de pieles sintéticas con variaciones de rigidez que reflejan mi biomecánica del tejido subyacente. Para lograr ese reflejo, primero hemos desarrollado un modelo matemático de mi miembro biológico. Para ello, utilizamos herramientas de imágenes, como MRI para mirar dentro de mi cuerpo y averiguar las geometrías y ubicaciones de varios tejidos. También usamos herramientas robóticas. Aquí hay un círculo de 14 actuadores que va alrededor de la extremidad biológica. Los actuadores entran, encuentran la superficie de la extremidad, miden su forma sin carga, y luego empujan sobre los tejidos para medir la elasticidad del tejido en cada punto anatómico.Combinamos estos datos de imagen y robóticos para construir una descripción matemática de mi miembro biológico, se muestra a la izquierda. Verán muchos puntos o nodos. En cada nodo, hay un color que representa la elasticidad del tejido. Entonces hacemos una transformación matemática para el diseño de la piel sintética que se muestra a la derecha, y hemos descubierto que lo óptimo es que donde el cuerpo es rígido, la piel sintética debe ser suave, donde el cuerpo es suave, la piel sintética debe ser rígida, y este reflejo se produce a través de la elasticidad del tejido. Con este marco, produjimos extremidades biónicas que son los miembros más cómodos que nunca he usado. Claramente en el futuro, nuestra ropa, nuestros zapatos, nuestros aparatos ortopédicos, nuestras prótesis, ya no serán diseñados y fabricados usando estrategias de artesano, sino más bien basados en datos cuantitativos.En ese futuro, nuestros zapatos Ya no nos darán ampollas. También estamos integrando sensores y materiales inteligentes en las pieles sintéticas. Se trata de un material desarrollado por SRI International, California. Bajo el efecto electrostático, cambia su rigidez. Así que a un voltaje cero, el material es suave.Es flexible como el papel. A continuación, cuando se presiona el botón y se aplica un voltaje, se vuelve rígido como una tabla. Incorporamos este material en la piel sintética que conecta mi miembro biónico a mi cuerpo biológico. Cuando camino, no hay voltaje. Mi interfaz es suave y flexible. Con el botón se aplica voltaje, y se endurece, ofreciéndome una mayor maniobrabilidad de la extremidad biónica.También estamos construyendo exoesqueletos. Este exoesqueleto se convierte en rígido y suave en sólo en las áreas del ciclo de funcionamiento correcta para proteger las articulaciones biológicas de alto impacto y la degradación. En el futuro, todos vamos a usar exoesqueletos en actividades comunes como correr. Seguimos con la dinámica interfaz. ¿Cómo mover mis extremidades biónicas como de carne y hueso? En mi laboratorio MIT, estudiamos cómo los seres humanos con fisiologías normales están de pie, caminan y corren. ¿Qué están haciendo los músculos, y cómo los controla la médula espinal? Esta ciencia básica motiva lo que construimos. Estamos construyendo caderas, rodillas y tobillos biónicos.Estamos construyendo las partes del cuerpo desde cero. Las extremidades biónicas que estoy usando se llaman BiOMs. Se han colocado a casi 1000 pacientes, 400 de los cuales han sido a soldados heridos de los estados unidos. ¿Cómo funciona? Con el golpe de talón, bajo control de la computadora, el sistema controla la rigidez para atenuar el impacto de la extremidad al golpear el suelo. Entonces en una posición media, la extremidad biónica genera alta torsión y potencia para levantar a la persona al caminar, comparable a cómo los músculos trabajan en la región de la pantorrilla. Es muy importante esta propulsión biónica clínicamente en los pacientes. Así que, a la izquierda verán el dispositivo biónicousado por una mujer y a la derecha un dispositivo pasivo usado por la misma señora que es incapaz de emular la función normal del músculo. permitiéndole hacer algo que todo el mundo debería poder hacer,subir y bajar las escaleras en su casa. La biónica permite también extraordinarias hazañas atléticas. Aquí hay un caballero subiendo por un camino rocoso. Steve Martin, no el comediante, que perdió sus piernas con la explosión de una bomba en Afganistán. También estamos construyendo exoesqueletos usando estos mismos principios que envuelven a una extremidad biológica. Este señor no tiene ningún problema con la pierna, ninguna discapacidad. Tiene una fisiología normal, así que se están aplicando estos exoesqueletos como complementos de potencia y torque Así que no es necesario que sus propios músculos apliquen los torques y la potencia. Este es el primer exoesqueleto de la historia en realidad aumenta la marcha humana. Reduce significativamente el costo metabólico. Es tan profundo su aumentoque cuando una persona normal, sana usa el dispositivo durante 40 minutos y se lo quita, sus propias piernas biológicas se sienten ridículamente pesadas e incómodas. Estamos comenzando era en la cuallas máquinas conectadas a nuestros cuerpos nos hará más fuertes y más rápidos y más eficientes.Pasando a la interfaz eléctrica, ¿Cómo se comunican las piernas biónicas con mi sistema nervioso? A través de mi muñón hay electrodos que miden el pulso eléctrico de los músculos. Esto se comunica a la extremidad biónica, cuando pienso en mover mi miembro fantasma, el robot rastrea esos deseos de movimiento. Este diagrama muestra fundamentalmente cómo se controla la extremidad biónica, así que hacemos un modelo la extremidad perdida biológica, y hemos descubierto cómo ocurren los reflejos,cómo los reflejos de la médula espinal controlan los músculos, y esa capacidad se graban en los circuitos de la extremidad biónica. Lo que hacemos entonces es modular la sensibilidad del reflejo, el reflejo espinal modelado, con la señal neuronal, Así que cuando me relajo los músculos de mi muñón,tengo muy poco torque y potencia, Pero cuanto más tenso mis músculos, tengo mayor torque e incluso puedo correr. Y esa fue la primera demostración de un modo de correr bajo mando neural. Se siente muy bien. (Aplausos) Queremos dar un paso más allá. Queremos en realidad cerrar el lazo entre lo humano y la extremidad externa biónica. Estamos haciendo experimentos donde estamos implantado nervios, nervios cortados transversalmente, a través rayos de canales o micro canales. En el otro lado del canal,el nervio entonces se fija a las células, células de la piel y las células musculares. En los canales del motor podemos medir cómo la persona desea moverse. Se puede enviar inalámbricamente a la extremidad biónica, luego los sensores en la extremidad biónica pueden convertir en estímulos en los canales adyacentes, canales sensoriales. Así que, cuando esto es completamente desarrollado y para uso humano, las personas como yo no tendrá solo extremidades sintéticas que se mueven como carne y hueso, sino que se sentirán como de carne y hueso. Este video muestra a Lisa Mallette poco después de ser equipada con dos extremidades biónicas. De hecho, la biónica está significando una gran diferencia en las vidas de las personas. (Video) Lisa Mallette: Por Dios. Oh por Dios, no puedo creerlo. Es como si tuviera una pierna verdadera. No empieces a correr. Hombre: Date la vuelta, y haz lo mismo subiendo.Camina, sube tu talón como harías normalmente al nivel del suelo. Trata de caminar justo arriba de la colina. LM: Oh por Dios. Hombre: ¿Te está empujando? LM: Sí, ni siquiera puedo describirlo. Hombre: Te empuja. Hugh Herr: La próxima semana voy a visitar... (Aplausos) Gracias, gracias. Gracias. La semana que viene voy a visitar el Center for Medicare and Medicaid Services, y voy a intentar convencer al CMSde que garantice el código apropiado y los precios para que esta tecnología pueda facilitarse a los pacientes que lo necesiten. Gracias. (Aplausos) No se aprecia, pero más de la mitad de la población mundial sufre de alguna forma de discapacidad, cognitiva, emocional, sensorial o motora y debido a la pobre tecnología, con demasiada frecuencia, resultan en discapacidad y una peor calidad de vida. Los niveles básicos de la función fisiológica deben ser una parte de los Derechos Humanos. Cada persona debe tener el derecho de vivir la vida sin discapacidades si así lo eligen, el derecho a vivir sin depresión severa; el derecho a ver a un ser querido en el caso de tener una vista deteriorada; o el derecho a caminar o a bailar, en el caso de parálisis o amputación de miembros. Como sociedad, podemos lograr estos Derechos Humanos si aceptamos la idea de que los seres humanos no están discapacitados. Una persona nunca puede descomponerse. El entorno que hemos construido, nuestras tecnologías, se descomponen. Las personas necesitamos negar nuestras limitaciones, pero podemos trascender la discapacidad a través de la innovación tecnológica. De hecho, a través de avances fundamentales en la biónica en este siglo, estableceremos las bases tecnológicas para una experiencia humana mejorada, y acabaremos con la discapacidad. Me gustaría terminar con una historia más, una bella historia, la historia de Adrianne Haslet Davis. Adrianne perdió su pierna izquierda en el ataque terrorista de Boston. Conocí a Adrianne cuando tomaron esta foto en el Hospital de rehabilitación Spaulding. Adrianne es una bailarina.Adrianne respira y vive la danza. Es su expresión. Es su forma de arte. Naturalmente, cuando perdió su extremidad en el ataque terrorista de Boston, quería volver a la pista de baile. Después de conocerla y regresar a mi casa pensé, soy un profesor del MIT. Tengo recursos. Construyámosle un miembro biónicopara que vuelva a su vida de la danza. Traje con científicos del MIT con experiencia en prótesis, robótica, aprendizaje de máquinas y biomecánica, y por más de 200 días de investigación hemos estudiado danza. Trajimos bailarines con extremidades biológicas, y estudiamos cómo se mueven, qué fuerzas se aplican en la pista de baile y tomamos esos datos y ponemos los principios fundamentales de la danza,la capacidad reflexiva de la danza, y embebimos esa inteligencia en la extremidad biónica. La biónica no es solo hacer que la gente sea más fuerte y más rápida. Nuestra expresión, nuestra humanidad se puede embeber en electromecánica. Fueron 3,5 segundos entre las explosiones en el ataque terrorista de Boston. En 3,5 segundos, los criminales alejaron a Adrianne de la pista de baile. En 200 días, la regresamos. No seremos intimidados, derribados, disminuido, conquistadas o detenidos por actos de violencia. (Aplausos) Señoras y señores, permítanme presentarles a Adrianne Haslet-Davis, su primera actuación desde el ataque. Baila con Christian Lightner. (Aplausos) (Música: "Ring My Bell" interpretada por Enrique Iglesias) (Aplausos) Señoras y señores, miembros del equipo de investigación, Elliott Rouse y Nathan Villagaray-Imperial. Elliott y Nathan. (Aplausos)