New bionics let us run, climb and dance | Hugh Herr

Traductor: Máximo Hdez
Revisor: Sebastian Betti 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 piernas debido 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 biónico usado 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 aumento que 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 cual las 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 CMS de 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 biónico para 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).

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