Bertolt Meyer tira o antebraço esquerdo e dá para mim. É liso e preto, e a mão tem uma capa de silicone transparente, como uma capa de iPhone. Por baixo da pele emborrachada estão os dedos robóticos esqueléticos do tipo que você pode ver num filme de ficção científica - o "fator legal", diz Meyer.
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O homem biônico possui um coração artificial capaz de bombear 2, 5 litros de sangue por minuto.
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Um dos passos finais na criação do homem biônico é unir as pernas e fazê-lo colocar um pé na frente do outro.
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Os engenheiros criaram um "robô" chamado Homem Biônico - usando próteses de membros e órgãos artificiais no valor de US $ 1 milhão - para mostrar o quanto do corpo humano pode agora ser reconstruído com metal, plástico e circuitos. (James Cheadle) 
Os primeiros membros artificiais conhecidos foram usados no Egito há cerca de 3.000 anos. (Kenneth Garrett / National Geographic Stock) 
Apenas recentemente começamos a ver avanços exponenciais em próteses, como a mão do membro i, usada pelo psicólogo social Bertolt Meyer, que pode traduzir seus sinais musculares em múltiplos apertos. (Gavin Rodgers / Recursos do Rex / AP Images) 
O homem biônico tem 6 pés e 6 polegadas de altura e inclui um pâncreas artificial, rim e baço. (James Cheadle) 
Bertolt Meyer fica frente a frente com o Homem Biônico. O rosto de Meyer foi usado como base para o robô. (Camera Press / James Veysey / Redux) 
Hugh Herr, que perdeu as pernas para congelar enquanto montava alpinismo em 1982, inventou várias próteses de alta tecnologia, incluindo o tornozelo artificial BiOM. Ele pessoalmente usa oito pernas protéticas diferentes, especialmente projetadas para atividades que incluem corrida, natação e escalada no gelo. (Simon Bruty / Sports Illustrated / Getty Images) 
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Eu seguro o braço na minha mão. "É muito leve", eu digo. "Sim, apenas um par de quilos", ele responde.
Eu tento não olhar para o coto onde o braço dele deveria estar. Meyer explica como seu membro protético funciona. O dispositivo é mantido por sucção. Uma bainha de silicone no coto ajuda a criar uma vedação apertada ao redor do membro. "É preciso estar confortável e confortável ao mesmo tempo", diz ele.
"Posso tocá-lo?" Eu pergunto. "Vá em frente", diz ele. Eu corro minha mão ao longo do silicone pegajoso e isso ajuda a dissipar meu desconforto - o coto pode parecer estranho, mas o braço parece forte e saudável.
Meyer, 33, é um pouco construído e tem características escuras e um rosto amigável. Nascido em Hamburgo, na Alemanha, atualmente morando na Suíça, ele nasceu com apenas uma polegada de braço abaixo do cotovelo esquerdo. Ele usa um membro protético desde os 3 meses de idade. O primeiro era passivo, apenas para deixar sua jovem mente acostumada a ter algo estranho ligado ao seu corpo. Quando ele tinha 5 anos, ele ganhou um gancho, que ele controlou com um arnês sobre os ombros. Ele não usou muito, até que ele se juntou aos escoteiros, quando ele tinha 12 anos. “A desvantagem é que é extremamente desconfortável, porque você está sempre usando o cinto”, diz ele.
Essa última iteração é uma mão biônica, com cada dedo acionado por seu próprio motor. Dentro do antebraço moldado há dois eletrodos que respondem a sinais musculares no membro residual: Enviar um sinal para um eletrodo abre a mão e o outro o fecha. A ativação de ambos permite que Meyer gire o pulso com um desnível de 360 graus. "A metáfora que eu uso para isso é aprender como estacionar seu carro em paralelo", diz ele enquanto abre a mão com um zumbido. No começo, é um pouco complicado, mas você pega o jeito.
Touch Bionics, o criador dessa maravilha mecânica, chama isso de i-limb. O nome representa mais do que marketing. Softwares aprimorados, baterias mais duradouras e microprocessadores menores e mais eficientes no consumo de energia - as tecnologias que impulsionam a revolução na eletrônica pessoal - deram início a uma nova era na biônica. Além dos membros protéticos, que são mais versáteis e fáceis de usar do que nunca, os pesquisadores desenvolveram protótipos funcionais de órgãos artificiais que podem tomar o lugar do baço, do pâncreas ou dos pulmões. E um implante experimental que conecta o cérebro a um computador tem a promessa de dar controle tetraplégico aos membros artificiais. Tais maravilhas biônicas encontrarão cada vez mais o caminho para nossas vidas e nossos corpos. Nós nunca fomos tão substituíveis.
Conheci Meyer em um dia de verão em Londres, no pátio de uma fábrica de biscoitos do século XIX. Meyer é psicólogo social na Universidade de Zurique, mas suas experiências pessoais com próteses incutiram nele uma fascinação pela tecnologia biônica. Ele diz que os últimos cinco anos, em particular, viram uma explosão de inovação. Enquanto conversávamos sobre o café, engenheiros trabalharam em uma nova demonstração em um prédio próximo. Durante os últimos meses, eles estavam reunindo próteses de membros e órgãos artificiais de todo o mundo para serem reunidos em uma única estrutura artificial chamada Homem Biônico. Você pode ver os resultados surpreendentes em um documentário exibido no dia 20 de outubro no Smithsonian Channel.
Os engenheiros projetaram o Homem Biônico para permitir que várias de suas partes dependentes do ser humano operassem sem um corpo. Por exemplo, embora o robô esteja equipado com membros i, ele não possui o sistema nervoso ou o cérebro para fazê-los funcionar. Em vez disso, o Bionic Man pode ser controlado remotamente através de um computador e hardware de interface especialmente projetado, enquanto uma conexão Bluetooth pode ser usada para operar os i-limbs. No entanto, o robô mostra vividamente quanto dos nossos corpos pode ser substituído por circuitos, plástico e metal. Somando-se ao efeito dramático, o rosto do Homem Biônico é uma réplica de silicone de Meyer.
Rich Walker, diretor-gerente do projeto, diz que sua equipe conseguiu reconstruir mais de 50% do corpo humano. O nível de progresso da biônica surpreendeu não só a ele, mas "até mesmo os pesquisadores que haviam trabalhado nos órgãos artificiais", diz ele. Embora múltiplos órgãos artificiais ainda não possam funcionar juntos em um único corpo humano, o cenário tornou-se realista o suficiente para que bioeticistas, teólogos e outros discutam com a questão: quanto de um ser humano pode ser substituído e ainda ser considerado humano? Para muitos, o critério é se um dispositivo melhora ou interfere na capacidade do paciente de se relacionar com outras pessoas. Há amplo consenso, por exemplo, de que a tecnologia que restaura as funções motoras a uma vítima de acidente vascular cerebral ou fornece visão aos cegos não torna a pessoa menos humana. Mas e a tecnologia que poderia um dia transformar o cérebro em um supercomputador semi-orgânico? Ou dotar as pessoas de sentidos que percebem comprimentos de onda de luz, freqüências de sons e até tipos de energia que normalmente estão além de nosso alcance? Essas pessoas podem não mais ser descritas como estritamente “humanas”, independentemente de tais aprimoramentos representarem uma melhoria em relação ao modelo original.
Essas grandes questões parecem bem distantes quando vejo pela primeira vez engenheiros trabalhando no Homem Biônico. Ainda é uma coleção sem rosto de peças desmontadas. No entanto, os braços e as pernas dispostos em uma longa mesa preta evocam claramente a forma humana.
O próprio Meyer fala dessa qualidade, descrevendo seu i-limb como a primeira prótese que ele usou na qual a estética combina com a engenharia. Realmente parece parte dele, diz ele.
David Gow, um engenheiro escocês que criou o i-membro, diz que uma das conquistas mais significativas no campo da prótese tem feito os amputados se sentirem inteiros novamente, e não mais envergonhados de serem vistos usando um membro artificial. "Os pacientes realmente querem apertar as mãos das pessoas com isso", diz ele.
Gow, de 56 anos, tem sido fascinado pelo desafio de projetar próteses. Depois de trabalhar brevemente na indústria de defesa, ele se tornou engenheiro em um hospital de pesquisa do governo que tentava desenvolver próteses elétricas. Ele teve uma de suas primeiras descobertas ao tentar descobrir como projetar uma mão pequena o suficiente para as crianças. Em vez de empregar um motor central, a abordagem padrão, ele incorporou motores menores no polegar e nos dedos. A inovação reduziu o tamanho da mão e abriu o caminho para dígitos articulados.
Esse design modular mais tarde se tornou a base para o i-limb: cada dedo é acionado por um motor de 0, 4 polegadas que desliga automaticamente quando os sensores indicam que pressão suficiente é aplicada ao que quer que esteja sendo mantido. Isso não só impede que a mão esmague, digamos, um copo de espuma, como também permite uma variedade de apertos. Quando os dedos e o polegar são baixados juntos, eles criam um "aperto de energia" para transportar objetos grandes. Outro aperto é formado fechando o polegar no lado do dedo indicador, permitindo que o usuário segure uma placa ou (girando o pulso) vire uma chave em uma fechadura. Um técnico ou usuário pode programar o computador pequeno do i-limb com um menu de configurações de preensão predefinidas, cada uma das quais é acionada por um movimento muscular específico que requer treinamento e prática extensivos para aprender. A mais recente versão do i-limb, lançada em abril deste ano, vai um passo além: um aplicativo carregado em um iPhone dá aos usuários acesso a um menu de 24 apertos predefinidos diferentes com o toque de um botão.
Para Hugh Herr, um biofísico e engenheiro que é o diretor do grupo de biomecânica no Laboratório de Mídia do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, as próteses estão melhorando tão rapidamente que ele prevê que as deficiências serão eliminadas em grande parte no final do século XXI. Se assim for, será em grande parte graças ao próprio Herr. Ele tinha 17 anos quando foi pego em uma nevasca ao escalar o Monte Washington, em New Hampshire, em 1982. Ele foi resgatado depois de três dias e meio, mas então o congelamento cobrava seu preço, e os cirurgiões tiveram que amputar ambos pernas abaixo dos joelhos. Ele estava determinado a escalar a montanha novamente, mas as pernas protéticas rudimentares com as quais ele havia sido montado eram capazes apenas de andar devagar. Então Herr projetou suas próprias pernas, otimizando-as para manter o equilíbrio nas bordas das montanhas tão estreitas quanto uma moeda de dez centavos. Mais de 30 anos depois, ele detém ou detém mais de uma dúzia de patentes relacionadas a tecnologias protéticas, incluindo um joelho artificial controlado por computador que se adapta automaticamente a diferentes velocidades de caminhada.
Herr usa pessoalmente oito tipos diferentes de pernas protéticas especializadas, projetadas para atividades que incluem corrida, escalada no gelo e natação. É extremamente difícil, diz ele, projetar um único membro protético “para realizar muitas tarefas, assim como o corpo humano”. Mas ele acredita que uma prótese capaz de “andar e correr com o nível da perna humana” é apenas uma ou duas décadas de distância.
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As mais antigas próteses conhecidas foram usadas há 3.000 anos no Egito, onde os arqueólogos desenterraram um dedo de madeira esculpido preso a um pedaço de couro que poderia ser colocado em um pé. Os membros mecânicos funcionais não apareceram até o século 16, quando um cirurgião francês chamado Ambroise Paré inventou uma mão com dedos flexíveis operados por capturas e molas. Ele também construiu uma perna com um joelho mecânico que o usuário poderia travar no lugar em pé. Mas tais avanços foram a exceção. Durante a maior parte da história humana, uma pessoa que perdeu um membro provavelmente sucumbiu à infecção e morreu. Uma pessoa nascida sem um membro foi tipicamente evitada.
Nos Estados Unidos, foi a Guerra Civil que primeiro colocou as próteses em uso generalizado. A amputação de um braço ou perna despedaçados era a melhor maneira de evitar a gangrena, e levou um cirurgião experiente apenas alguns minutos para administrar clorofórmio, cortar o membro e costurar a aba. Cerca de 60.000 amputações foram realizadas pelo norte e pelo sul, com uma taxa de sobrevivência de 75%. Depois da guerra, quando a demanda por próteses disparou, o governo interveio, fornecendo aos veteranos dinheiro para pagar por novos membros. Guerras subseqüentes levaram a mais avanços. Na Primeira Guerra Mundial, 67.000 amputações ocorreram somente na Alemanha, e os médicos desenvolveram novas armas que poderiam permitir que os veteranos retornassem ao trabalho manual e à fábrica. Após a Segunda Guerra Mundial, novos materiais, como plásticos e titânio, entraram nos membros artificiais. "Você pode encontrar grandes inovações após cada período de guerra e conflito", diz Herr.
As guerras no Iraque e no Afeganistão não são exceção. Desde 2006, a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada da Defesa investiu cerca de US $ 144 milhões em pesquisas de prótese para ajudar os estimados 1.800 soldados americanos que sofreram perda traumática de membros.
Parte desse investimento foi para a invenção mais proeminente de Herr, um tornozelo biônico projetado para pessoas que perderam uma ou ambas as pernas abaixo dos joelhos. Conhecido como BiOM e vendido pela empresa Herr iWalk (há muitos “i's” minúsculos flutuando em torno da indústria de próteses atualmente), o dispositivo - equipado com sensores, múltiplos microprocessadores e uma bateria - impulsiona os usuários para frente a cada passo, ajudando amputados recuperam energia perdida enquanto caminham. Roy Aaron, professor de cirurgia ortopédica da Brown University e diretor do Centro Brown / VA de Medicina Restaurativa e Regenerativa, diz que as pessoas que usam um Biom o comparam a uma passadeira rolante em um aeroporto.
Herr prevê um futuro onde próteses como o Biom podem ser fundidas com o corpo humano. Os amputados que às vezes têm que suportar atrito e feridas enquanto usam seus dispositivos podem um dia ser capazes de unir seus membros artificiais diretamente em seus ossos com uma vareta de titânio.
Michael McLoughlin, o engenheiro que lidera o desenvolvimento de próteses avançadas no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, também quer ver membros biônicos mais integrados ao corpo humano. O MPL (Modular Prosthetic Limb), um mecanismo artificial de braço e mão que foi construído pelo laboratório Johns Hopkins, tem 26 articulações controladas por 17 motores separados e “pode fazer praticamente tudo que um membro normal pode fazer”, diz McLoughlin. Mas os movimentos sofisticados do MPL são limitados pelo nível de tecnologia disponível para interagir com o sistema nervoso do corpo. (É comparável a possuir um computador pessoal top de linha conectado a uma conexão lenta com a Internet.) O que é necessário é uma maneira de aumentar o fluxo de dados - possivelmente estabelecendo um link direto para o próprio cérebro.
Em abril de 2011, pesquisadores da Brown conseguiram exatamente isso quando conectaram um braço robótico diretamente à mente de Cathy Hutchinson, uma tetraplégica de 58 anos que é incapaz de mover os braços e as pernas. Os resultados, capturados em vídeo, são surpreendentes: Cathy pode pegar uma garrafa e levá-la à boca para beber.
Esse feito foi possível quando neurocirurgiões criaram um pequeno buraco no crânio de Cathy e implantaram um sensor do tamanho de uma aspirina infantil em seu córtex motor, que controla os movimentos do corpo. Do lado de fora do sensor estão 96 eletrodos finos de cabelo que podem detectar sinais elétricos emitidos por neurônios. Quando uma pessoa pensa em realizar uma tarefa física específica - como levantar o braço esquerdo ou pegar uma garrafa com a mão direita - os neurônios emitem um padrão distinto de impulsos elétricos associados a esse movimento. No caso de Hutchinson, os neurocientistas primeiro pediram a ela para imaginar uma série de movimentos corporais; Com cada esforço mental, os eletrodos implantados em seu cérebro captavam o padrão elétrico gerado pelos neurônios e transmitiam-no através de um cabo para um computador externo perto de sua cadeira de rodas. Em seguida, os pesquisadores traduziram cada padrão em um código de comando para um braço robótico montado no computador, permitindo que ela controlasse a mão mecânica com sua mente. "Todo o estudo é incorporado em um quadro do vídeo, e esse é o sorriso de Cathy quando ela coloca a garrafa no chão", diz o neurocientista John Donoghue, que co-dirige o programa de pesquisa.
Donoghue espera que este estudo permita eventualmente que o cérebro forme uma interface direta com os membros biônicos. Outro objetivo é desenvolver um implante que possa gravar e transmitir dados sem fio. Isso eliminaria o cabo que conecta o cérebro ao computador, permitindo mobilidade para o usuário e diminuindo o risco de infecção resultante dos fios que passam pela pele.
Talvez o maior desafio enfrentado pelos inventores de órgãos artificiais seja o sistema de defesa do corpo. "Se você colocar alguma coisa, o sistema imunológico de todo o corpo tentará isolá-lo", diz Joan Taylor, professora de farmácia da De Montfort University, na Inglaterra, que está desenvolvendo um pâncreas artificial. Seu engenhoso dispositivo não contém circuitos, baterias ou partes móveis. Em vez disso, um reservatório de insulina é regulado por uma única barreira de gel inventada por Taylor. Quando os níveis de glicose aumentam, o excesso de glicose nos tecidos do corpo infunde o gel, fazendo com que ele amoleça e libere insulina. Então, à medida que os níveis de glicose diminuem, o gel se endurece, reduzindo a liberação de insulina. O pâncreas artificial, que seria implantado entre a costela inferior e o quadril, é conectado por dois cateteres finos a uma porta que fica logo abaixo da superfície da pele. A cada poucas semanas, o reservatório de insulina seria recarregado usando um
seringa que se encaixa no porto.
O desafio é que, quando Taylor testou o dispositivo em porcos, o sistema imunológico dos animais respondeu formando tecido cicatricial conhecido como aderências. "Eles são como cola em órgãos internos", diz Taylor, "causando constrições que podem ser dolorosas e levar a sérios problemas". Ainda assim, o diabetes é um problema tão disseminado - até 26 milhões de americanos são afetados - que Taylor está testando pâncreas artificial em animais com um olho para resolver o problema de rejeição antes de iniciar ensaios clínicos com pessoas.
Para alguns fabricantes de órgãos artificiais, o principal problema é o sangue. Quando encontra algo estranho, coagula. É um obstáculo especial para a criação de um pulmão artificial eficaz, que deve passar o sangue através de minúsculos tubos sintéticos. Taylor e outros pesquisadores estão se unindo a especialistas em biomateriais e cirurgiões que estão desenvolvendo novos revestimentos e técnicas para melhorar a aceitação do corpo de material estranho. "Eu acho que com mais experiência e ajuda especializada, isso pode ser feito", diz ela. Mas antes que Taylor possa continuar sua pesquisa, ela diz que precisa encontrar um parceiro para fornecer mais financiamento.
E os investidores privados podem ser difíceis de conseguir, já que pode levar anos para alcançar os avanços tecnológicos que tornam uma invenção lucrativa. A SynCardia Systems, uma empresa do Arizona que fabrica um dispositivo cardíaco artificial capaz de bombear até 2, 5 litros de sangue por minuto, foi fundada em 2001, mas não estava no preto até 2011. Recentemente, desenvolveu um compressor portátil alimentado por bateria pesando apenas 13, 5 libras que permite que um paciente deixe os limites de um hospital. A FDA aprovou o SynCardia Total Artificial Heart para pacientes com insuficiência biventricular terminal que aguardam transplante cardíaco.
Fabricantes de braços e pernas biônicos também lutam uma batalha financeira difícil. "Você tem um produto de alta qualidade com um pequeno mercado e isso torna o desafio", diz McLoughlin. “Isso não é como investir em um Facebook ou um Google; você não vai ganhar seus bilhões investindo em próteses de membros ”. Enquanto isso, o dinheiro do governo para próteses avançadas pode ficar mais apertado nos próximos anos. "À medida que as guerras diminuem, o financiamento para esse tipo de pesquisa vai cair", prevê o cirurgião ortopédico Roy Aaron.
Depois, há o custo de comprar um membro protético ou um órgão artificial. Um estudo recente publicado pelo Worcester Polytechnic Institute descobriu que as próteses robóticas de membros superiores custam de US $ 20.000 a US $ 120.000. Embora algumas companhias de seguros privadas cubram de 50 a 80% da taxa, outras têm limites de pagamento ou cobrem apenas um dispositivo na vida de um paciente. As companhias de seguros também são conhecidas por questionar se as próteses mais avançadas são "clinicamente necessárias".
Herr acredita que os provedores de seguros precisam repensar radicalmente suas análises de custo-benefício. Embora as mais recentes próteses biônicas sejam mais caras por unidade do que os dispositivos menos complexos, ele argumenta, elas reduzem os pagamentos de assistência médica ao longo da vida do paciente. “Quando os amputados de perna usam próteses de baixa tecnologia, eles desenvolvem condições nas articulações, artrite do joelho, artrite do quadril e estão sob medicação contínua para a dor”, diz Herr. "Eles não andam muito porque caminhar é difícil e isso causa doenças cardiovasculares e obesidade."
Outras tendências, no entanto, sugerem que membros e órgãos artificiais podem continuar melhorando e se tornando mais acessíveis. No mundo desenvolvido, as pessoas estão vivendo mais do que nunca e estão cada vez mais enfrentando fracassos de uma ou outra parte do corpo. A causa número um de amputação de membros inferiores nos Estados Unidos não é a guerra, mas o diabetes, que em seus estágios posteriores - especialmente entre os idosos - pode dificultar a circulação nas extremidades. Além disso, Donoghue acredita que a interface de prótese cerebral em que ele está trabalhando poderia ser usada por pacientes com AVC e pessoas com doenças neurodegenerativas para ajudar a restaurar algum grau de normalidade em suas vidas. "Ainda não chegamos lá", admite Donoghue, acrescentando: "Chegará um momento em que uma pessoa sofrerá um derrame e, se não conseguirmos repará-lo biologicamente, haverá uma opção para obter uma tecnologia que religará seu cérebro .
A maioria dessas tecnologias ainda está a anos de distância, mas, se alguém se beneficiar, será Patrick Kane, um falador de 15 anos de idade, com óculos volumosos e cabelos louros e finos. Logo após o nascimento, ele foi atingido por uma infecção maciça que obrigou os médicos a remover o braço esquerdo e parte da perna direita abaixo do joelho. Kane é uma das pessoas mais jovens a ser equipada com uma prótese do membro inferior do tipo que Meyer me mostrou.
A coisa que Kane mais gosta é o que faz ele se sentir. “Antes, os olhares que recebi foram um 'Oh, o que aconteceu com ele? Pobre dele, 'tipo de coisa', diz ele enquanto nos sentamos em um café em Londres. “Agora, é 'Ooh? O que é isso? Isso é legal! '”Como se fosse uma sugestão, um homem idoso na mesa ao lado diz:“ Eu tenho que te dizer uma coisa, parece incrível. É como um braço do Batman! ”Kane faz uma demonstração para o homem. Essa tecnologia tem a ver com mudar a forma como as pessoas o vêem, e como é capaz de mudar o que ele pode fazer.
Pergunto a Kane sobre alguns dos avanços que podem estar disponíveis para ele nas próximas décadas. Ele iria querer um membro que estivesse preso ao seu sistema esquelético? Na verdade não. "Eu gosto da idéia de que posso tirá-lo e ser eu de novo", diz ele. Que tal um braço protético que poderia interagir diretamente com o cérebro dele? "Eu acho que seria muito interessante", diz ele. Mas ele se preocuparia com algo dando errado.
Dependendo do que acontecer a seguir, o futuro de Kane pode estar repleto de maravilhas tecnológicas - novas mãos e pés que o aproximam, ou até mesmo além, das capacidades de uma pessoa chamada fisicamente capaz. Ou o progresso pode não ser tão rápido. Enquanto o vejo atravessar a estrada em direção ao ponto de ônibus, me ocorre que ele estará bem de qualquer maneira.
