Építsünk Vasembert!

Éjjellátó szem, egérmotozást is meghalló fül, hatalmas súlyokat felemelő karok. Ilyen emberi szervek sokáig csak a tudományos fantasztikum világában léteztek. Az orvosi és a mérnöki tudományok fejlődése azonban egyre tökéletesebb mesterséges szervek létrehozását teszi lehetővé, így hamarosan akár egy szuperhős is elkészíthető lesz.

Bionikus kéz

Sok olyan fantasztikus mű született már, ahol a hősök sérült szerveit az eredetinél többet tudó, nagyobb teljesítményre képes szervekkel cserélik ki. Ezeknek valóságalapjuk is van, ugyanis léteznek olyan - elsősorban hadiipari - kutatások, ahol emberfeletti képességekkel próbálják felruházni az embereket. A létező és a fejlesztés alatt álló művégtagok és más műszervek zöménél azonban nem ez a cél, hanem az, hogy a lehető legteljesebb mértékben helyreállítsák az eredeti szervek működését.

Az úgynevezett bionikai (vagyis az élő természetben kifejlődött megoldások átültetése a műszaki gyakorlatba) kutatások egyik fő iránya embernél az, hogy a bionikus szerveket valamilyen módon összekössék a központi idegrendszerrel, és így végső soron az agy irányíthassa azok működését. Más protéziseknek - például a műszíveknek - jelenleg az a feladatuk, hogy meghosszabbítsák a betegek életét addig, amíg nem jutnak megfelelő beültethető szervekhez. Egyes végtagprotézisek - különösen a lábprotézisek - pedig már olyan magas műszaki színvonalat képviselnek, hogy viselőik futni vagy hegyet mászni is képesek velük.

Művégtagok

A bionikus szervek közül talán a művégtagok - és ezen belül is a műlábak - területén figyelhető meg a legnagyobb fejlődés. Közismert például a magyar hegymászó, Erőss Zsolt esete. A sportember 2009 szilveszterén szenvedett súlyos balesetet a Magas-Tátrában, amelynek következtében a jobb lábát amputálni kellett. Erőss azonban eltökélte, hogy műlábbal sem mond le a hegymászásról. Ehhez különleges protéziseket fejlesztettek ki számára, ugyanis más művégtag kell a túrázáshoz, más a könnyebb mászáshoz és megint más a nehéz szikla- vagy jégmászáshoz. Erőss protézisei olyan jól sikerültek, hogy 2011-ben megmászta velük a 8516 méter magas Lhoce csúcsát. Persze ehhez szükség volt a sportoló hatalmas akaraterejére is.

Különleges műlábak

Műkezeket jóval nehezebb készíteni, mint műlábakat, és a kifinomult működéshez itt már feltétlenül szükség van az idegi irányításra is. Ez nem jelenti feltétlenül azt, hogy az idegeket közvetlenül összekötik a művégtaggal (bár vannak biztató kísérletek ilyen műkezekkel is), hanem a művégtag érzékeli a csonkolt végtag izmaiból származó parányi elektromos impulzusokat, és ezeket értékelve hajtja végre a mozgásokat.

A világ első "bionikus embere" Jesse Sullivan volt, akinek mindkét karját művégtaggal kellett pótolni. A villanyszerelő egy súlyos áramütés után vesztette el felső végtagjait. A férfi először hagyományos művégtagokat kapott, de a Chicagói Rehabilitációs Intézet orvosai felajánlották, hogy egyik karját idegimpulzusokkal vezérelt végtagra cserélik.

 

 

A 2003-ban végrehajtott műtét során először a Sullivan vállában lévő idegvégződéseket ültették át a mellizmokba. Ezek az idegek mintegy hat hónap alatt nőttek bele az izmokba. Az átültetett részen lévő elektródák ezután már képesek voltak felvenni a hiányzó végtaghoz továbbított gondolatok által kiváltott idegimpulzusokat, és ezeket a művégtaghoz eljuttatva vezérelték annak mozgását.

A Sullivan műtétje óta eltelt időben sokat fejlődtek a művégtagok. A mai agy-számítógép interfésszel összekötött műkezek már egészen kifinomult mozgásokra, fogásokra is képesek. A fejlesztések egyik fő központja a Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriuma, ahol az USA hadügyminisztériumának támogatásával kísérleteznek a különböző végtagpótlásokkal csonkolt végtagú katonák számára.

Műfül és műszem

A bionikus fül - vagy kochleáris implantátum - az egyik leggyakrabban alkalmazott bionikus testrész, sok ezer ember hallását adta már vissza szerte a világon. A hang rezgéseket hoz létre a fülben, amelyet a csigában (cochlea) lévő ezernyi apró szőr vesz fel. A szőrök mozgása elektromos jelekké alakul, és ezek a hallóidegen át az agyba jutnak. Ha azonban a szőrszálak károsodnak, akkor akár teljes süketség is kialakulhat.

A kochleáris implantátumok közvetlenül az agyba juttatják az elektromos jeleket. A fej külső részére egy mikrofont csatlakoztatnak, és a hangot elektromos jelekké alakítják. Ezeket azután egy vékony vezetéken a csigába vezetik, ahonnan elektródákon keresztül közvetlenül a hallóidegbe jutnak. A kochleáris implantátum azonban csak a csiga betegségeivel kapcsolatos süketségek kezelésére alkalmas, más okból kialakult halláskárosodásokat nem lehet javítani vele.

Bionikus szem tesztelése

A látás visszaadása sajnos még a hallásénál is bonyolultabb. Ennek ellenére az utóbbi időben már sikerrel kísérleteztek bionikus szemekkel is. Ezekben az esetekben fényérzékeny csipet erősítenek a retina alá, a szem hátuljába. Ez elektromos jelekké alakítja a ráeső fényt, a jeleket pedig továbbítja az agyba. A beteg ezután képes felismerhető képként értelmezni az 1500 pixel felbontású érzékelőre eső fényt. Németországi klinikai kísérletekben már sikerült ily módon helyreállítani néhány retinabetegség miatt teljesen vak beteg látását annyira, hogy képesek voltak olvasni és megkülönböztetni az egyszerűbb alakzatokat. Ez is nagy szó, bár ha belegondolunk, hogy a korszerű digitális fényképezőgépek felbontása meghaladja a 10 millió pixelt, akkor érzékelhetjük, hogy a látáspótló fejlesztések még gyerekcipőben járnak.

Mi a helyzet a szuperképességekkel?

Az eddig ismertetett bionikus szervek többé-kevésbé imitálják ugyan az eredeti funkciókat, de nem javítják azokat. Az amerikai hadsereg azonban már egy ideje fejleszt olyan bionikus eszközöket, amelyek átlagon felüli képességekkel ruházzák fel a felhasználóikat. A gyakorlati felhasználáshoz ezek közül talán a legközelebb a külső vázak és páncélzatok, az úgynevezett exoszkeletonok járnak, amilyenekhez hasonlót a Vasember vagy a Robotzsaru is hordott a filmekben.

 

 

Az egyik legfejlettebb ilyen exoszkeletont a Salt Lake Cityben működő Raytheon készítette. Második generációs exoszkeletonjukat (XOS 2) 2010 szeptemberében mutatták be a nyilvánosság előtt. Viselője két-három katona munkáját is elvégezheti egyszerre különösebb fáradság nélkül. A ruha "erejét" nagy nyomású hidraulika adja, a viselő mozgását pedig érzékelők és szabályozók bonyolult rendszere közvetíti a berendezésnek. A hírek szerint már készül a még fejlettebb XOS 3 is, amely állítólag már szinte teljesen "vasemberi" képességekkel ruházza fel viselőjét.