Tip:
Highlight text to annotate it
X
Çeviri: ibrahim kuru Gözden geçirme: Sancak Gülgen
Bugün sizlerle biyonik hakkında
konuşmak istiyorum,
bu yaşayan bir canlının
herhangi bir parçasını mekanik bir cihazla
ya da bir robotla değiştirmek anlamına geliyor.
Aslında temel olarak
yaşamla makinenin buluşması da diyebiliriz.
Ve özellikle, kollarını kaybetmiş kişiler için
biyoniğin nasıl evrimleştiğinden
size bahsetmek istiyorum.
Bizim motivasyon kaynağımız bu.
Kolun kaybı çok ciddi bir engellilik hali yaratıyor.
Yani, fonksiyonel kayıp çok açık.
Ellerimiz inanılmaz aletlerdir.
Ve birini bile kaybetseniz fiziksel olarak
yapmanız gereken şeyleri yapmakta zorlanırsınız,
ikisinin birden kaybı ise daha da kötüdür.
Aynı zamanda çok ciddi bir duygusal etkisi de vardır.
Ve aslında, kliniğimde hastalarımın duygusal anlamda
düzelmeleri için en az fiziksel engellerine ayırdığım
kadar zaman ayırırım.
Ve son olarak da, ciddi bir sosyal etkisi vardır.
Ellerimizi kullanarak konuşuruz.
Ellerimizle merhabalaşırız.
Ve fiziksel dünya ile ellerimizi kullanarak iletişim kurarız.
Ortadan kalktıklarında,
bunların hepsi engellenir.
Kol amputasyonu genelde travmaya bağlı oluşur,
endüstriyel iş kazaları,
trafik kazaları
veya bazen de savaş.
Bazen de çocuklar kolsuz doğarlar,
buna doğumsal kol eksikliği deniyor.
Ne yazık ki üst uzuv protezlerinde
çok başarılı değiliz.
İki ana şekilleri var.
Bunlara vücut-kuvvetli protezler deniyor,
İç savaçtan hemen sonra icat edilmişler,
Birinci ve İkinci Dünya Savaşı'nda ise daha da geliştirilmişler.
Burada 1912 yılında alınan
bir protez patentini görüyorsunuz.
Benim hastamın kullandığı
bu protezden çok da farklı değil.
Bunlar omuz kaslarının gücünü kullanarak çalışıyorlar.
Omuzlarınızı birbirine yaklaştırdığınızda bir bisiklet telini çekiyorlar.
Bu bisiklet teli aracılığı ile bir eli ya da kancayı açıp kapamak
ya da dirseği bükmek mümkün.
Bunları hala epey sıkça kullanıyoruz,
çünkü çok sağlamlar
ve yapıları da oldukça basit.
Son model olanlar ise
myoelektrik protez dediğimiz cins.
Bunlar kaslarınızdan gelen elektrik
akımları ile kontrol edilebilen
motorlu cihazlar.
Herhangi bir kasınızı kastığınızda,
ufak bir elektrik sinyali yayılır.
bu sinyali bir anten ya da elektrodlarla yakalayabilir ve
bu sinyalin motorlu bir protezi hareket ettirmesini sağlayabilirsiniz.
Bu protezler ellerini kısa süre
önce kaybeden insanlarda düzgün çalışıyor,
çünkü el kasları hala orada.
Elinizi sıkıyorsunuz, bu kaslar kasılıyor.
Açıyorsunuz, kaslar kasılıyor.
Yani doğal ve oldukça düzgün çalışıyor.
Peki ya daha yüksek dereceli sakatlıklar ?
Diyelim ki kolunuzu dirseğinizin üzerinden kaybettiniz.
Bu durumda sadece kaslarınız değil,
eliniz ve dirseğiniz de yoktur.
Ne yaparsınız ?
Hastalarımız robotik uzuvlarını
hareket ettirebilmek için
kod-y sistemlerini
kullanmak zorundalar.
Robotik uzuvlarımız var.
Piyasada bunlardan bulabilirsiniz ve burada bazılarını görüyorsunuz.
Açılıp kapanabilen bir el, bir bilek döndürücü
ve bir dirsek içeriyorlar.
Başka bir fonksiyonları yok.
Olsaydı eğer, onlara ne ne yapmaları gerektiğini nasıl söyleyebilirdik?
Bilek esnekliğini ve omuz eklemlerini ekleyerek
altı motorlu yani altı dereceli hareket özgürlüğü sağlayan
kendi yapay kolumuzu Chicago Rehabilitasyon Enstitüsünde yaptık.
Ve Amerikan Ordusu tarafından finanse edilmiş
oldukça gelişmiş bazı protezlerle çalışma fırsatı bulduk.
Bu protezler hareket edebilir elleri ile birlikte
10 farklı dereceli hareket özgürlüğüne sahipler.
Fakat günün sonunda,
bu robotik kollara ne yapacağını nasıl söyleyecektik ?
Onları nasıl kontrol edecektik ?
Sinirsel bir arayüze ihtiyacımız vardı,
sinir sistemimize ya da düşünce
mekanizmamıza bağlanacak bir yol
bulmalıydık ki kolların kontrolü doğal olsun,
sizde ve bende olduğu gibi.
Vücut beyninizden başlayan bir motor komutunun omurilikten
geçerek sinirler yardımıyla
hedefine ulaşması ile çalışıyor.
Algılarınız da ise bunun tam tersi şeklinde.
Kendinize dokunduğunuzda beyninizden
çıkıp aynı sinir yolu üzerinden dönen bir uyarı olacaktır.
Kolunuzu kaybettiğinizde bu sinir sistemi hala çalışmaktadır.
Bu sinirler komut sinyalleri üretebilmektedir.
Ve eğer bir ikinci dünya savaşı gazisinin
sinir ucuna dokunsam,
kaybettiği kolunu hissedecektir.
Şimdi beyne bir
cihaz koyup beyinde
bu sinyalleri kaydetmeyi veya doğrudan sinirlerin
uçlarından bu sinyalleri kaydetmeyi önerebilirsiniz.
Bunlar gerçekten heycan verici araştırma alanları,
fakat bu gerçekten, gerçekten zor.
Bu küçücük ve
birbirinden ayrı nöronlardan sinyalleri
kaydedebilmek için yüzlerce mikroskopik teller koymanız gerek
-- mikrovoltlar düzeyinde minicik
sinyaller çıkaran sıradan fiberler.
Ve şu an için bunu yapmak
benim ve hastalarım için fazlasıyla zor.
Bu yüzden farklı bir yaklaşım geliştirdik.
Bu sinir sinyallerini yükseltmek için
biyolojik bir yükseltici kullanıyoruz -- kasları.
Kaslar sinir sinyallerini yaklaşık
bin kata kadar yükselteceklerdir,
böylece bu sinyalleri aynen biraz önce gördüğünüz gibi
deri üzerinden kaydedebileceğiz.
Bu yaklaşımımız "hedefli yeniden sinirle donatma" (targeted reinnervation) olarak isimlendiriliyor.
Kolunun tamamını kaybetmiş birisini düşünün,
hala kolunuza giden
4 büyük sinir bulunmaktadır.
Sinirleri alıp göğüs kaslarının içerisinde
gelişmelerini sağlıyoruz.
Şimdi ellerinizi kapamayı düşünüyorsunuz ve göğüsünüzün üzerindeki bir kesimdeki kaslar kasılıyor.
Dirseğinizi açmayı düşünüyorsunuz
başka bir kesimdeki kaslar kasılıyor.
Ve elektrotlar yahut anten yardımıyla bu kasılmayı
algılayıp kola hareket etmesini söylüyoruz.
Fikir bu.
İşte bunu denediğimiz ilk kişi.
Adı Jesse Sullivan.
Melek gibi bir insan --
54 yaşında yanlış kabloya dokunan bir hat teknisyeni,
iki koluda *** kötü bir şekilde yandığı için
omuzlarından kesilmek zorunda kalınmış.
Jesse bu son model aygıtların
kendisine takılması için RIC ' e geldi , burada onu görüyorsunuz.
Bisiklet kablosu sağ kolunda,
hala eski teknolojiyi kullanıyorum.
Hangi eklemi oynatacağını şuradaki çene düğmeleriyle seçiyor.
Sol tarafta üç eklemli modern motorlu bir
protezi var, omuzundaki
küçük pedlere dokunarak kolun
hareket etmesini sağlıyor.
Ve Jesse iyi bir vinç operatörü,
kendisi standartlarımıza göre oldukçe iyi.
Ayrıca göğsünde ek bir düzeltme ameliyatı yapılması gerekti.
Ve bu bize "hedefli yeniden sinirle donatma"
yapma şansı verdi.
Ameliyatı meslektaşım Dr. Greg Dumanian yaptı.
İlkin, kendi kasındaki sinirleri kestik,
ardından kol sinirlerini alıp
bunlardan bir kısmını göğsüne kaydırdık,
ve göğsünü kapattık.
Yaklaşık üç ay sonrasında,
sinirler biraz büyüdü ve seğirme alabildik.
Altı ayın ardından sinirler oldukça iyi bir şekilde gelişti,
ve kuvvetli kasılmaları görebiliyorduk.
İşte böyle görünüyor.
Jesse elini açmayı ve kapamayı
düşündüğünde bu oluyor,
dirseğini bükmeyi veya açmayı düşündüğünde bu oluyor.
Göğsundeki hareketleri görebiliyorsunuz,
küçük işaretler antenimizi
veya elektrotlarımızı koyduğumuz yerler.
Ve şu an burada bulunan herkesi, eğer yapabiliyorsa
göğsünü bu şekilde hareket ettirmeye davet ediyorum.
Beyni kolunu hareket ettirmeyi düşünüyor.
Bunu göğsü ile nasıl yapacağını hiç öğrenmedi.
Herhangi bir öğrenme süreci yok.
Bu yüzden doğal.
İşte ilk testimizi yaparken Jesse.
Sol tarafta orjinal protezini görüyorsunuz,
küçük küpleri bir kutudan diğer kutuya
atmak için düğmeleri kullanıyor.
Bu kol 20 ay kadar ondaydı, ve bu kolla oldukça iyiydi.
Sağ tarafta ise
"hedefli yeniden sinirle donatma" kullandığımız protezi taktıktan 2 ay sonrası görünüyor
-- bu arada kol aynı fiziksel kol, sadece
biraz farklı şekilde programlandıktan sonra
çok daha hızlı ve düzgün bir şekilde
küçük küpleri hareket ettirebildiğini görüyorsunuz.
Ve burada sadece üç sinyali kullanabiliyorduk.
Ardından bilimde yaşanan süprizlerden birisini yaşadık.
Hepimiz robotik kolları sürebilmek için
motor komutları almaya şartlanmıştık.
Bir kaç ayın ardından,
Jessenin göğsüne dokunduğunuzda,
kaybettiği elini hissetti.
Elinin hissi göğsünde tekrardan oluşmuştu
çünkü büyük ihtimalle çok miktarda yağıda aldığımızdan
derisi hemen kasının altındaydı
ve sinirleride alınmıştı.
Jessenin burasına dokunduğunuzda başparmağını hissediyor;
burasına dokunduğunuzda serçe parmağını hissediyor.
Bir gramlık hafif bir
baskıyı bile hissedebiliyor.
Sıcağı soğuğu, keskinliği, kütlüğü
hepsini kaybettiği elinde, ya da
elinde ve göğsünde hissediyor,
fakat ikisinden birine dikkatini verebiliyor.
Yani bizim için gerçekten heyecan verici,
çünkü artık büyük bir kapımız var,
bir kapı, veya dokunma hissini geri döndürebilecek bir yol,
öyle ki protez eliyle dokunduğunda
neye dokunduğunu hissedebilecek.
Elinde sensörlerin olduğunu
ve bunların yeni el derisine bastırdığını hayal edin.
Gerçekten çok heyecan verici.
Ayrıca ilk başta asıl
hedef grubumuz olan dirseğin üzerinden kolları kesik
kaybetmiş olan insanlarla çalışmamıza devam ettik.
İşte sadece küçük kas bölümlerinden
sinirleri alıp diğerlirini bırakarak bize
aşağı yukarı sinyalerini
verecek ve iki tane de eli
aç kapa sinyali verecek kadar.
Bu ilk hastalarımızdan bir tanesi, Chris.
Sekiz ay kullanımdan sonra orjinal
aygıtıyla sol tarafta onu görüyorsunuz,
ve sağ tarafta iki aylık kullanımdan sonraki hali.
Bu basit performans ölçümüzde
dört veya beş kat daha hızlı.
Peki.
Mesleğimin en güzel yanlarından
bir tanesi araştırmalarımızda bize destek olan
harika hastalarla çalışabilmek.
Amanda Kitts'in buraya
geldiği ve bize katıldığı için bugün şanslıyız.
Amanda Kitts'e hoşgeldin deyin.
(Alkışlar)
Amanda, bize kolunu nasıl kaybettiğini anlatabilir misin?
Amanda Kitts: Tabii ki. 2006'da bir trafik kazası geçirdim.
İşten eve dönüyordum ve bir kamyon
ters yönden geldi ve benim şeridime geçip
arabamın üzerine çıktı
ve dingili kolumu kopardı.
Todd Kuiken: Peki, kolunu kaybetmenin ardından iyileştin.
Ve şimdi standart kollardan birine sahipsin.
Nasıl çalıştığını bize anlatabilir misin?
AK: Peki, biraz zordu,
çünkü biseps ve triseps kaslarıyla çalışmam gerekiyordu.
Yani bir şeyi kaldırmak gibi en basit bir şey için bile
dirseğimi büküp mod değiştirmesi
için ardından iki kasıda birden
kasmam gerekiyordu.
Bunu yaptığımda,
elimin kapanması için
biseps kasını kullanmam gerekiyordu
açılması için tricepsi kullanmam gerekiyordu,
ve tekrar ikisini birden kasmam
gerekiyordu ki dirseğim yeniden çalışsın.
TK: Yani biraz hantaldı ?
AK: Biraz hantaldı, ve çalıştırması gerçekten zordu.
Çok fazla konsantrasyon gerektiyordu.
TK: Tamam, sanırım dokuz ay sonra
"hedefli yeniden sinirle donatma" ameliyatı geçirdin,
sinirlerinin yeniden donatılması altı ay kadar sürdü.
Ardından ona yeni bir yapay kol taktık.
Bu nasıl çalıştı ?
AK: Oldukça iyiydi.
Dirseğimi ve elimi aynı
anda çalıştırabiliyordum.
Onları sadece düşünerek çalıştırabiliyordum.
Ve artık o ikisini birden kasma gibi şeyleri yapmak zorunda değildim.
TK: Biraz daha hızlı ?
AK: Biraz daha hızlı. Ve çok daha kolay, çok çok daha doğal.
TK: Tamam, bu benim amacımdı.
20 yıldır amacım birilerinin dirseklerini
ve ellerini aynı anda ve doğal bir şekilde
kullanmalarını sağlamaktı.
Ve şu an dünyada 50 den fazla hastaya bu ameliyat uygulandı,
bir düzineden fazlası amerikan ordusundan
yaralı askerlerimiz.
Sinir transferinin başarı oranı oldukça yüksek.
Yüzde 96 civarında.
Çünkü küçük bir kas parçasının üzerine kocaman bir sinir koyuyoruz.
Ve bu yapay kolun doğal kontrolünü sağlıyor.
İşlevsel testlerimiz, buradaki küçük testler gibi,
çok daha hızlı ve kolay olduklarını gösteriyor.
Ve hepsinden önemlisi
hastalarımız bundan memnunlar.
Bütün bunlar oldukça heyecan verici.
Fakat daha iyisini yapmak istiyoruz.
Bu sinir sinyallerinin içinde çok daha fazlası var,
ve daha fazlasını elde etmek istiyoruz.
Parmaklarınızı ayrı ayrı oynatabilirsiniz.Baş parmağınızı yada bileğinizi oynatabilirsiniz.
Bundan daha fazlasını çıkarabilirmiyiz ?
Bazı deneyler yaptık
zavallı hastalarımıza sayısız elektrotlar takıp parmağı
oynatmaktan bir şeye erişmek için bütün kolu oynatmaya
kadar iki düzineden fazla hareket yaptırarak
hareket esnasında oluşan
sinyalleri kaydettik.
Ve bu veriler üzerinde konuşma tanıma
algoritmalarına benzeyen desen tanıma
algoritmalarını kullandık.
Gördünüz mü?
(Gülüşmeler)
Ve işte burada görüyorsunuz, Jesse'nin
göğsünde, üç farklı hareket yaptıktan sonra
farklı desenleri görebiliyorsunuz.
Fakat ben bir elektrot yerleştirip
"Oraya git" diyemem.
Bu yüzden Amanda'nın şimdi göstereceği kontrol algoritması ile
gelen New Brunswick Üniversitesinden
meslektaşlarımızla işbirliği yaptık.
AK: Dirseğimi aşağı indirip yukarı kaldırabiliyorum.
Bileğimi çevirebiliyorum
-- tamamen çevirebiliriyorum.
Bileğimi esnetip uzatabiliyorum .
Ayrıca elimi açıp kapayabiliyourm.
TK: Teşekkürler Amanda.
Bu bir araştırma kolu,
fakat baştan aşağı ticari parçalardan yapıldı ve bir kısmını
dünyanın farklı yerlerinden ödünç aldım.
Yaklışık 3 kilo ağırlığında,
ki eğer kolumu buradan kaybetmiş olsaydım
kolumla aynı ağırlıkta olurdu.
Tabii ki bu Amanda için ağır.
Ve aslında olduğundan daha fazla ağır geliyor
çünkü gerçek bir kol gibi yapışık değil.
Bütün ağırlığı iplerle taşıyor.
Yani heyecan verici kısım mekatronik kısmından ziyade
kontrol kısmı.
Sırtına takılı duran ve kas
sinyallerini kullanarak Amandanın eğittiği
şekilde yapay kolu
hareket ettiren
bir mikrobilgisayar geliştirdik.
Amanda yapay kolun ilk takıldığında kullanmaya
alışman ne kadar sürdü ?
AK: Kullanmaya alışmam yaklaşık üç yada
dört saat kadar sürdü.
Bir bilgisayara bağlamam gerekiyordu,
yani her yerde eğitemiyordum.
Eğer bozulursa çıkarmam gerekiyordu.
Şimdi arkadaki bu
küçük parça ile eğitilebiliyor.
Giyebiliyorum.
Eğer bi şekilde çalışmayı bırakırsa, tekrardan eğitebiliyorum.
Yaklaşık bir dakka sürüyor.
TK: Gerçekten çok heyecanlıyız,
çünkü klinik olarak pratik bir cihaza sahip oluyoruz.
Ve amacımız klinik olarak
giyilebilecek pragmatik bir cihaza sahip olmak.
Ayrıca Amanda'nın biraz önce gösterdiğimiz
daha gelişmiş kolları kullanmasını sağladık.
Burada Amanda DEKA Araştırma Şirketi tarafından yapılan bir kolu kullanıyor.
Ve sanıyorum Dean Kamen bir kaç yıl önce bu kolu TED'de sundu.
Gördüğünüz gibi Amanda
oldukça iyi kontrol ediyor.
Tamamen desen tanıma.
Ve şimdi farklı tutma şiddetlerine sahip bir kolu var.
Yaptığımız hastanın elini tamamen açıp
"Elimi hangi sıkma seviyesinde sıkmak istiyorum" u düşünmesini sağlamak.
O moda gidiyor ve böylece
kolunuz ile beş yada altı farklı sıkma seviyesi elde edebiliyorsunuz.
Amanda DEKA kolu ile kaç farklı tutma seviyesine erişebiliyorsun?
AK: Dört farklı seviyede sıkabiliyorum.
ana sıkma, nesne tutma,
güçlü sıkma,
hafif çimdik.
Fakat favorim ellerimin açık olması,
çünkü çocuklarla çalışıyorum
ve sürekli el çırpıp şarkı söylüyorsunuz,
bunu tekrar yapabiliyor olmam gerçekten güzel.
TK: Bu el alkışlamak için iyi değil.
AK: Bununla alkışlayamam.
TK : Pekala. Bu daha iyi mekatronik
ile nereye kadar gidebileceğimiz konusunda
heyecan verici, piyasaya sürecek
kadar iyi yapabilirsek eğer ve saha testine koyabilirsek.
Dikkatlice izlemenizi istiyorum.
(Video) Claudia: Ooooo !
TK: Bu Claudia,
ve protezinden ilk
dokunma hissini aldığımız an.
Protezinin ucunda küçük bir sensör var
ve farklı yüzeylere sürtündükçe, farklı zımpara
kağıdı dokularını, farklı kumtaşlarını,
şerit kabloyu, yeniden sinirle donatılmış
derisine bastırdıkça hissedebiliyor.
Masa etrafında oynatırken parmağını sallanıyormuş
gibi hissettiğini söyledi.
Yani bu deri duyusunun nasıl geri getirilebileceğine
ilişkin gerçekten heyecan verici bir labaratuar deneyi.
Fakat bu da bazı zorluklarımızı gösteren diğer bir video.
Bu Jesse, ve bir sünger oyuncağı sıkıyor.
Daha sert sıktıkça -- ne kadar sert sıktığıyla orantılı bir şekilde
derisini sıkan ortada küçük siyah şeyi görüyorsunuz.
Etrafındaki onca elektrotlara bir bakın.
Burada gerçekten bir alan sorunumuz var.
Oraya bir sürü şey koymanız gerekiyor, fakat küçük motorumuz
bunların hemen yanında elektrotlardan alınan sinyalleri bozacak
her türlü elektriksel gürültüyü yaratıyor.
Yani burada gerçekten büyük zorluklarla mücadele ediyoruz.
Gelecek parlak.
Bulunduğumuz konum ve yapmak istediğimiz onca şey hakkında heyecanlıyız.
Örneğin,
dar alan sorunundan kurtulup
daha iyi sinyaller alabilmek.
Bu küçük minicik kapsülleri geliştirip
kasların içine koyup EMG sinyallerini
uzaktan ölçmek istiyoruz böylece
elektrot teması hakkında endişelenmemize
gerek kalmayacak.
Ve daha fazla dokunma hissi oluşturabilmek için
yeterli alana sahip olabiliriz.
Daha iyi bir kol yapmak istiyoruz.
Bu kol -- bunlar her zaman yarı yarıya erkekler için yapılıyor--
yani dünyanın sekizde beşi için fazla büyükler.
Yani süper güçlü ve süper hızlı bir kol yerine,
yüzde 25 kadın eli olan
bir kol yaparak
başlıyoruz.
sarmalayabilen bir eli olacak,
tamamen açılabilecek,
bilekte 2 dereceli hareket özgürlüğü ve bir dirsek.
Yapılmış en küçük, en hafif,
ve en akıllı kol olacak.
Bir kere bu kadar küçüğünü yapabildiğimizde
büyüklerini de yapabilmek zor olmayacak.
İşte bunlar amaçlarımızdan bazıları.
Ve bugün burada olduğunuzdan dolayı gerçekten minnettarız.
Biraz dün olanlardan ve olayın kötü
taraflarından bahsetmek istiyorum.
Amanda saat farkından dolayı biraz rahatsız olarak geldi,
kolu kullanıyordu,
ve herşey ters gitti.
Bir bilgisayar casusu,
kırık bir kablo,
kıvılcım çıkartan bir dönüştürücü vardı.
Otelde tüm devreyi çıkarttık
ve neredeyse yangın alarmına basıyorduk.
Ve bu problemlerin hiç birini tek başıma çözemezdim.
fakat gerçekten çok parlak bir araştırma ekibim var.
Ve şükür ki Dr. Annie Simon bizimleydi,
devreyi onarmak için gerçekten çok çalıştı.
İşte bilim.
Ve şükür ki bu gün çalıştı.
Çok teşekkür ederim.
(Alkışlar)