De mens van de toekomst

Elysium, Iron Man, Spiderman en Repo Men… Als je de films moet geloven zijn we binnenkort allemaal half mens, half robot. Cyborgs zijn echter geen hersenspinsels van enkele filmmakers uit Hollywood. De ontwikkeling van bionische technologieën is namelijk volop aan de gang en wordt al succesvol gebruikt voor verschillende doeleinden. Je kan je buren dus maar beter goed in de gaten houden, alvorens ze zich ontpoppen tot een levensechte Dr. Octopus uit Spiderman.

Wanneer we het woord ‘cyborg’ horen, denken we onmiddellijk aan de robotachtige wezens die we in sciencefictionfilms zien. Om als cyborg door het leven te gaan, hoef je echter geen halve robot te zijn. Een cyborg is namelijk iemand met zowel organische als biomechanische onderdelen. Een eenvoudig hoorapparaat is dus al voldoende om jezelf tot cyborg te kronen.

De term ‘bionica’ gaat hand in hand met cyborg. Nochtans omvat bionica meer dan alleen het menselijke toepassingsgebied. Bionica is namelijk het onderzoek naar de werking van natuurlijke systemen en de toepassing hiervan. Onder deze noemer bevinden zich dus technologieën zoals een hoorapparaat, maar ook toestellen zoals vliegtuigen.

De verlamde man

“Ik zeg u, sta op, pak uw bed en ga naar huis,” zei Jezus tegen een verlamde man. Meteen stond de man op, pakte zijn bed en ging naar huis. Allen die dit zagen waren met verstomming geslagen en loofden God.

Het terug laten wandelen van verlamde mensen spreekt al van oudsher tot de verbeelding van de mens. Tegenwoordig is hier echter geen goddelijke interventie meer voor nodig. De vooruitgang van de technologie heeft namelijk geleid tot het ontstaan van het exoskelet. Dit vernuftig stukje techniek ziet eruit als een soort rugzak waar twee beugels uithangen, en stelt verlamde mensen weer in staat te wandelen.

In de eerste plaats werkt het zoals het menselijk skelet doet, namelijk het lichaamsgewicht van de patiënt ondersteunen. Doordat de exoskeletten elektromotoren hebben aan de gewrichten, kan het harnas zijn gebruiker echter ook dwingen de ene voet voor de andere te zetten, iets waar verlamde mensen anders alleen maar van zouden kunnen dromen.

Om deze beweging uit te lokken, maken fabrikanten gebruik van verschillende technieken. Bij de meest eenvoudige techniek wordt er gebruik gemaakt van knoppen waar men op moet duwen om een stap in gang te zetten. Er bestaat echter ook al software waarbij het exoskelet detecteert wanneer de patiënt zijn gewicht een beetje naar voren verplaatst om dan een stap te zetten.

Kunstbeen

Bij het exoskelet worden bestaande ledematen aangestuurd bij mensen die dit niet langer kunnen. Ook mensen zonder benen kunnen echter gebruik maken van bionische technologieën. De tijd van het eenvoudige houten been ligt namelijk al lang achter ons; beenprotheses beginnen meer en meer op technische kunstwerkjes te lijken.

De reden voor al dit vernuft zit hem in ons been. Tijdens het wandelen is er namelijk een harmonieus samenspel aan de gang tussen verschillende pezen, spieren en ligamenten verspreid over je benen. Bij het gebruiken van passieve protheses mist de gebruiker dit cruciale proces, waardoor het wandelen met een dergelijke prothese tot 30 procent meer energie vraagt van zijn gebruiker.

Moderne beenprotheses bevatten daarom een combinatie van motoren, veren en microprocessoren in zowel de enkel als de knie, om zijn gebruiker te ondersteunen bij het wandelen. Deze techniek levert gebruikers van een dergelijke prothese niet alleen een grotere uithouding op, ook het evenwichtsgevoel wordt sterk verbeterd.

Helpende hand

Wanneer we het hebben over de complexe ledematen die Moeder Natuur ons heeft gegeven, spannen onze armen, en dan met name onze handen, de kroon. Onze fijne motoriek gebeurt namelijk niet vanzelf. Je polsen, armen en handen zitten bomvol met allerhande pezen, spieren en zenuwen die door je hersens worden aangestuurd bij het uitvoeren van uiteenlopende taken.

Het zijn deze zenuwen die meer en meer worden aangesproken bij het maken van gesofisticeerde armprotheses. Of je nu je arm volledig of gedeeltelijk bent kwijtgeraakt, de aanloop van deze zenuwen bestaat nog altijd. Wetenschappers spelen hier slim op in door prostheses van een robothand te voorzien, die door diezelfde zenuwuiteindes kunnen worden aangestuurd.

Wanneer je denkt aan een beweging, zullen je hersens namelijk signalen uitsturen naar de spieren die voor deze desbetreffende beweging moeten zorgen, ongeacht of het desbetreffende ledemaat daadwerkelijk bestaat. Door deze signalen op te meten, kan een robothand op een wel erg natuurlijke manier worden aangestuurd, namelijk met je gedachten.

Het Amerikaanse Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) heeft zelfs een armprothese ontwikkeld met gevoelssensoren voor gewonde soldaten. Het voelproces verloopt soortgelijk aan het proces waarmee de prothese wordt aangestuurd, maar dan net andersom. Signalen vertrekkende van de protheses worden naar de zenuwen gestuurd om gevoelssignalen na te bootsen. Na een tijd zullen de hersenen deze signalen gaan interpreteren als aanrakingen.

Licht in de duisternis

Protheses zijn bedoeld om mensen te helpen na het verlies van één of meerdere ledematen. Ook de menselijke zintuigen kunnen echter in opspraak komen. Of het nu om een aangeboren afwijking of een ontwikkelde visuele beperking gaat, leven zonder een goed functionerend zicht, is een hele opgave. Gelukkig staat de wetenschap niet stil en bestaan er technologieën die voor blinden en slechtzienden letterlijk licht in de duisternis kunnen brengen.

Een dergelijke technologie is de BrainPort V100. Hierbij wordt door middel van een camera beelden naar een processor gestuurd. Deze processor zet deze beelden om in patronen van elektrische pulsen, welke op hun beurt naar een elektrodenplaatje op je tong worden gestuurd. Patiënten leren deze patronen op hun tong herkennen, waardoor ze in staat zijn te ‘zien’ met behulp van hun tong.

Een technologie die zijn gebruiker wel daadwerkelijk in staat stelt te zien, is de Argus II. Dit apparaat bestaat net als de BrainPort uit een bril met een camera, een processor en een elektrode. In plaats van de signalen naar een elektrodeplaatje op de tong te sturen, wordt er voor het gebruik van dit apparaat een elektrode in het oog van de patiënt geïmplanteerd. Hierdoor kunnen de elektrische pulsen naar de nog steeds werkende cellen in het netvlies worden gestuurd, waardoor de signalen rechtstreeks door de hersens worden verwerkt.

Cochleair implantaat

Een ander zintuig dat we moeilijk kunnen missen, is uiteraard het gehoor. Horen is cruciaal voor het sociale leven; er wordt dan ook al sinds oudsher gezocht naar oplossingen om het gehoor te herstellen. De eerste experimenten dateren al van de achttiende eeuw en het eerste eenkanaalsimplantaat werd in 1957 geïmplanteerd. Dit implantaat ging echter erg snel kapot en stelde zijn gebruiker niet in staat spraak te kunnen herkennen.

Tegenwoordig staat de wetenschap gelukkig een stuk verder en zijn er cochleaire implantaten ontwikkeld die erg lang meegaan en de gebruiker in staat stelt geluiden en spraak opnieuw waar te nemen. Bij een cochleair implantaat wordt een elektrode geïmplanteerd die rechtstreeks de gehoorzenuw prikkelt. Hierdoor wordt het buiten-, midden- en binnenoor omzeild, waardoor mensen die problemen hebben in één of meerdere van deze regio’s weer kunnen horen.

Pijnverlichting

Pijn, we komen het allemaal wel eens tegen in ons leven. Voor mensen met chronische pijn kan dit alledaagse gevoel hun leven echter in een heuse nachtmerrie veranderen. Wanneer traditionele medicatie niet kan baten, zijn er gelukkig invasieve methodes die de patiënt verlichting kunnen brengen.

Een wijdverspreide techniek voor de verlichting van pijn, is de pijnpomp. Hierbij wordt een ronde pomp met medicatie ter grootte van een hockeypuck onder de huid van de patiënt geïmplanteerd. Vanuit deze pomp vertrekt een buisje waardoor medicatie rechtstreeks in het ruggenmergvocht gespoten kan worden. Hierdoor werkt de pijnmedicatie veel efficiënter dan de traditionele medicatie, die je oraal moet innemen.

Een andere techniek voor pijnverlichting die terrein aan het winnen is, is de stimulatie van het ruggenmerg. Hierbij worden elektrodes, verbonden aan een onderhuidse pulsgenerator, in de epidurale ruimte van het wervelkanaal geïmplanteerd. Door de zenuwen in deze ruimte te stimuleren met lichte elektrische pulsen, kunnen pijnsignalen worden geblokkeerd alvorens ze in de hersens toekomen, met een efficiënte pijnverlichting tot gevolg.

Supermens

Ook al zijn bovenstaande medische innovaties erg indrukwekkend, wat pas echt tot de verbeelding spreekt, is de ontwikkeling van superkrachten. Je hoeft voortaan niet langer de laatste afstammeling van een buitenaards ras te zijn om over superkrachten te beschikken. Om de wereld van al het kwaad te verhelpen, volstaat het namelijk om je persoonlijke bionische pak aan te schaffen.

Hoe ver staat de ontwikkeling van deze bovenmenselijke krachten en supersonische zintuigen? Al vrij ver zo blijkt, wanneer je het internet afschuimt. Zoals gewoonlijk moeten internetverhalen echter steeds met een korreltje zout genomen worden. Er wordt inderdaad veel onderzoek gedaan naar bionische technologieën, waarmee de ultieme supermens gemaakt zou kunnen worden, maar deze technologieën staan momenteel nog in hun kinderschoenen.

Cyborgleger

Eén van de versterkende technologieën, waar door verschillende landen erg veel onderzoek naar wordt gedaan, is een exoskelet voor soldaten. Deze robotpakken maken de soldaat sterker, waardoor deze zwaardere lasten kan dragen, een betere conditie krijgt en sneller kan rennen. Van dit soort pakken zijn al veel prototypes gemaakt, al laat de daadwerkelijke intrede van een exoskelet in het leger nog even op zich wachten.

Het Amerikaanse leger is in elk geval erg gebrand op het maken van een volledige cyborgsoldaat. Verschillende bedrijven worden gesponsord door het leger en werken momenteel samen aan de ‘TALOS’ (Tactical Assault Light Operator Suit). Dit ironmanachtige pak biedt veel meer dan een standaard exoskelet. Het pak zorgt namelijk ook voor de bescherming tegen kogels en bevat verscheidene sensoren, waarmee onder andere de lichaamstemperatuur van de soldaat wordt gemonitord.

Zesde zintuig

En waarom zouden we stoppen bij het verbeteren van onze lichamelijke functies? Een toenemend aantal mensen schaart zich achter het idee dat vijf zintuigen veel te weinig zijn om te overleven in onze hedendaagse maatschappij. Deze groep ‘biohackers’ experimenteert door het eigenhandig implanteren van lichaamsvreemde objecten, met al dan niet noemenswaardige resultaten.

Eén van deze experimenten omvat het implanteren van een magneetje in je vingertoppen. Buiten het verwachte aantrekken van metalen met je vingertoppen, resulteerde dit experiment ook in het aanvoelen van elektromagnetische velden. Indien de verhalen over geestesverschijningen die gepaard gaan met een flinke dosis elektromagnetisatie kloppen, zou je met dit implantaat dus wel eens je voorouders kunnen voelen.

Eerste cyborg

Neil Harbisson werd geboren met een aandoening waardoor hij alles in zwart-wit ziet. Tegenwoordig is hij echter in staat kleur te horen door het dragen van zijn ‘eyeborg’. Dit apparaat bestaat uit een camera welke kleuren omzet in trillingen en werd bevestigd aan Neil zijn schedel. Hierdoor heeft Neil veel weg van een wandelende antenne, en kan hij kleuren tot buiten het spectrum van het menselijke zicht horen via botconductie.

Het herkennen van kleuren via geluid ging niet vanzelf. Na de implantatie van het toestel, duurde het vijf weken alvorens Neil geen hoofdpijn meer had van al het lawaai. Daarna duurde het nog eens vijf maanden alvorens hij kleuren kon onderscheiden. Doordat de eyeborg is bevestigd aan zijn schedel, kan Neil het toestel niet afzetten. Hierdoor was hij de eerste mens die met een bionische technologie op zijn paspoortfoto staat, waardoor hij door velen aanzien wordt als de allereerste erkende cyborg ter wereld.

Mens van de toekomst?

Momenteel staan we al ver wat bionische technologieën betreft. Het pad naar een volledige cyborggeneratie is echter nog lang en gevuld met obstakels. Wanneer we de filmmakers moeten geloven, zullen we op het einde van dit pad allemaal half mens, half machine zijn. Denken zij echter wel in de juiste richting?

De huidige bionische technologieën zorgen er inderdaad voor dat mensen in halve robots worden veranderd. Momenteel bestaan deze technologieën uit een onelegante link tussen mens en machine. Technologische vooruitgang zou er voor kunnen zorgen dat een onzichtbare samensmelting tussen mens en machine mogelijk wordt.

Diezelfde vooruitgang kan het gebruik van robottechnologie in het menselijke lichaam echter ook volledig overbodig maken. Met behulp van menselijke cellen, zouden organen volledig nieuw kunnen gemaakt worden en verloren ledematen terug worden aangegroeid. Onderzoek naar celregeneratie is momenteel volop aan de gang, al zal het nog wel even duren alvorens het terug laten groeien van ledematen mogelijk wordt. In de tussentijd vormen bionische technologieën in elk geval al een goed alternatief.