Ako bih morala da biram između gubitka vida ili gubitka sluha, ja bih izabrala da izgubim vid, jer me nedostatak vida odvaja od stvari, a nedostatak sluha od ljudi (Helen Keler)
Kasnih sedamdesetih, u Americi je bila veoma popularna TV serija “Six Million Dollar Man”, zasnovana na poznatom romanu Cyborg , Martina Kaidena, koji je ovaj termin tada prvi upotrebio. Za neupućene, “Cyborg” je skraćenica izraza Cybernetic Organism – bića koje je sastavljeno i od bioloških i od elektronskih delova tela. (Kasnije razrade ovog koncepta - u obliku RoboCop-a iTerminatora, na primer – samo su varijacije na istu temu).
Glavni junak pomenute serije, astronaut Stiv Ostin, doživljava avionsku nesreću, ali je preživi s teškim oštećenjima obe noge, desne ruke i oka (oko je izgubio nešto kasnije zbog infekcije). Tim lekara koji se brinuo o Stivu Ostinu odlučuje da pokuša nemoguće – da mu pomoću elektronike i mikro-mehanike nadoknadi povređene delove tela. Čuvena je rečenica kojom se ta odluka objašnjava: “Mi imamo tehnologiju… mi to možemo!”
Cyborg verzija kapetanaOstina se naizgled ne razlikuje od njegove “normalne” verzije, osim što on sada može da trči brzinom od oko 100 kilometara na sat, elektronskim okom može da zumira oko 20x, i rukama može da podigne buldožer. Cela medicinska procedura je koštala 6 miliona dolara, te otuda i naslov ove serije koja je njenim producentima i glumcima donela mnogo više novca.
Razume se, u vreme kada je ova serija snimana nije postojala tehnologija koja bi omogućila ovakve intervencije, pa cela priča spada u žanr naučne fantastike. Danas, međutim, tehnologija u pravcu kiborgizacije organizama delimično je uznapredovala, i o tome je ovaj blog. O elektronskim slušnim implantima koji su, zasad, jedini pravi bionički sistemi u kojima su biologija i elektronika spojene na organski način.
Ali, da pođemo redom.
Ljudi mogu da izgube čulo sluha (ili da se ono smanji, ili da ga uopšte nemaju) iz različitih razloga – uzroci mogu biti oboljenja (pojedini tumori, na primer, ili infekcije), ozlede, genetske deformacije, itd. U nekim slučajevima je moguće popraviti takvo stanje hirurškim intervencijama, ili klasičnim slušnim aparatima.
Prvi instrumenti za poboljšanje sluha počeli su, u moderno doba, masovno da se proizvode još 1800. godine. Oni su bili u obliku trube, ili roga, i tako su se zvali: ušna truba (ear trumpet), a radili su tako što su, zahvaljujući svom geometrijskom obliku, sakupljali i fokusirali zvučni signal. Na donjoj slici je prikazana takva truba koju je koristio Betoven u vreme kada je sluh počeo da mu slabi. Na slici je autentična truba koju je koristio Betoven u periodu kad je gubio sluh, od 1796. do 1814, i izložena je u muzeju u Bonu. Ukratko, u pitanju je bila mehanička naprava koja je pojačavala zvučni signal i koju su koristili ljudi s oslabljenim sluhom.
Ta vrsta pomagala je korišćena sve do 20. veka, kada je počela da se uvodi tehnologija zasnovana na električnoj obradi zvučnog signala. Razvoj ove tehnologije je uglavnom zasnivan na minijaturizaciji ovog pomagala, ali princip je ostao isti: spoljašnj izvučni signal se prosto pojača. Jasno je da su ovakvi instrumenti bili korisni ljudima oslabljenog čula sluha, ali beskorisni onima koji uopšte nisu mogli da čuju.Takva pomagala su ponekad bila i veoma skupa, ali princip njihovog rada se nije menjao.
Poslednjih decenija, a posebno tokom ovog veka, počeo je razvoj novih slušnih pomagala, zasnovanih na sasvim novom konceptu. Naime, ideja je bila da se pomoću električnih impulsa direktno stimuliše centar za sluh i tako zaobiđu “periferni”elementi čula sluha (bubna opna, srednje uho).Tako je nastala procedura zvana kohlearni implant: u unutrašnje uho (kohlea, ili puž) ugrađuje se elektronski element (za detalje videti dole), koj istimuliše “treplje”, a one se onda ponašaju kao da su “čule” istinski zvuk i taj signal šalju dalje. Da bi se ovo postiglo potrebne su ozbiljne tehnološke inovacije i u hirurgiji i u elektronici.
U hirurgiji je bilo neophodno da se razvije tehnika pristupa unutrašnjem uhu u operativnim procedurama (ovo zahteva bušilice velike brzine, kako bi se unutrašnjem uhu pristupilo kroz tvrdi deo lobanje, i hiruršku preciznost), a u elektronici da je implantirana “elektroda” dovoljno selektivna da verno prenese frekvenciju i intenzitet zvučnog signala na odgovarajuće mesto u pužu (kohlei).Naime, treplje na širokom kraju puža reaguju na tonove visoke frekvencije, dok na uskom kraju detektuju niske tonove. Implant, ili “elektroda”, treba da stimuliše tačno one treplje koje odgovaraju frekvenciji spoljašnjeg zvuka, kako bi se zvučni signal verno preneo na nerv: viši tonovi treba da stimulišu treplje na ulazu u kohleu, dok niži stimulišu bazu kohlee. Ovo se postiže tako što se elektroda celom dužinom ugrađuje u puž i na taj način stimuliše treplje po izboru. Šematski, to izgleda kao na slici dole.
Elektroda je ova spiralna “cevčica” koja je ubačena u puž; na prvoj slici je ubačena celom dužinom puža, dok je na drugoj delimično ubačena. Na stvarnom snimku, to izgleda ovako:
Iz perspektive hirurga ovako:
Proces implantacije prikazan je dole:
Video klip procesa implantacije
Kad se cela procedura završi, implant šematski izgleda ovako:
Na ovoj slici vidi se ceo aparat sa implantiranom elektrodom u kohlei. Spoljašnji deo detektuje zvučni signal, razloži ga po frekvencijama a spiralna elektroda stimuliše specifične treplje u kohlei, tj. odgovarajuća mesta za tu frekvenciju zvuka. Spoljašnji aparat je važan deo strukture jer on “odlučuje” kako da raspodeli komponente zvučnog signala. Ovi aparati se već godinama usavršavaju i softveri za detekciju postaju sve efikasniji. Za one koje zanima ovaj aspekt, preporučujem lep i čitljiv tekst osobe koja ima ugrađeni kohlearni implant, a reč je o njenom traganju za softverom koji bi joj omogućio da čuje Ravelov “Bolero” u punom sjaju.
Ponekad se desi da je samo deo kohlee oštećen, dok ostatak normalno funkcioniše.Tada se ugrađuju hibridni implanti koji se ubacuju samo u oštećeni deo. Ovakva situacija je prikazana na slici dole:
U ovom slučaju delimičnog implanta stimulacija je normalna (akustična) kod apeksa, a električna kod baze puža. Zanimljivo je da se prirodni i “elektronski” impulse integrišu i osoba čuje prirodan zvuk. Drugim rečima, biološki i elektronski signali se prirodno stapaju u jedinstven signal – kao što i treba kod pravog bioničkog čula.
Slično je i kada se implant uradi samo na jednom uhu (u situacijama kada drugo uho normalno radi). I tada dolazi do potpune integracije signala iz različitih izvora pa osoba normalno čuje.
Ove procedure je medicinska praksa usvojila relativno skoro (računa se da danas ima oko 350 000 ljudi na planeti sa ovim implantima), a tek nedavno je dozvoljeno da se one primenjuju i na decu mlađu od 12 meseci. Naime, postoje slučajevi kada se beba rodi sa urođenjim oštećenjem sluha i kohlearni implanti se tada preporučuju u što ranijem uzrastu. Ovo je stoga da se ne bi ometao razvoj govora i komunikacije kod sasvim male dece. Beba kojoj je izvršena obostrana implantacija prikazana je na slici ispod naslova ovog teksta.
Poboljšanje ove tehnike treba očekivati u minijaturizaciji i usavršavanju elektonskih komponenti i softvera. Tada će doći do prave, bioničke integracije biologije i elektronike. Sada imamo tehnologiju… mi to možemo da uradimo.
Beleška ispod margine
Gledajući onaj rog koji je koristio Betoven, setio sam se izgleda antene kojom je otkriveno pozadinsko kosmičko zračenje
a pomoću nje mi prisluškujemo vibracije kosmosa oko nas.
P.S. Ovaj tekst je slobodna verzija predavanja koje je autorka održala prošle nedelje na jednoj konferenciji. Za sve materijalne, stilske i gramatičke greške odgovoran je ghost author nsarski.