Novákoviny

   Napůl člověk, napůl robot - to je kyborg, postava donedávna se vyskytující pouze ve sci-fi příbězích. Fantazie se ale nenápadně stává skutečností: částí lidského těla, které lze nahradit, rychle přibývá.

"Každý chce moudrost a bohatství," říká Marvin Minski, zakladatel výzkumů umělé inteligence z MIT. "Naše zdraví a schopnosti nás mnohdy zradí dřív, než těchto cílů dosáhneme. Jestliže dokážeme nahradit části těla a v budoucnu i mozek, osvobodíme se od omezení daných biologickou podstatou."

Vize ze sci-fi, kdy nevyléčitelně nemocný, těžce zraněný, nebo beznadějně zestárlý člověk pouze "přestoupí" z dosluhující tělesné schránky do krásné nové karosérie, která mu dá nadlidské schopnosti, má sice do realizace stále velmi daleko, avšak zdaleka už nezní tak pohádkově, jako tomu bylo ještě před několika málo lety. Snaha rozhodně nechybí. Vyřešit všechny problémy by znamenalo přiblížení se odvěkému lidskému snu o nesmrtelnosti, a tak jsou dlaně bohatých sponzorů štědře otevřené.

Zatím poslední úspěch na tomto poli ohlásily 9. října Montrealský neurologický institut (The Neuro) a kanadská McGill University. A přesto, že jej média ponechala bez povšimnutí, jde možná o jeden z nejvýznamnějších medicínských objevů posledních let - alespoň pro miliony postižených určitě. Vědcům se podařilo vytvořit funkční spojení mezi dvěma původně oddělenými neurony pomocí umělého přípravku.

Poškozená nervová vlákna za normálních okolností nesrůstají a zatím se nedařilo je k tomu přimět ani umělou cestou. Lidi postižené úrazem nebo nervovou chorobou to odsuzuje k doživotní nehybnosti na invalidním vozíku, k slepotě nebo k jiným omezením. Vytvořit funkční propojení dvou neuronů představovalo jednu z největších výzev stojících před současnou neurologií.

První krok u už roku 1991 skupinou biofyziků v mnichovském Planckově institutu biochemie. Výzkumný tým vedený Peterem Fromherzem tehdy spojil živý neuron pijavice se silikonovým čipem a dokázal, že se vzájemně ovlivňují.  Nyní se tedy zdá, že na dlouhé cestě k praktickému využití začíná být vidět cíl.

"Věříme, že během pěti let budeme mít k dispozici plně funkční zařízení, které bude schopné přijímat signál z nervu a prostřednictvím minipočítače jej přenášet do cílové tkáně," uvedl dr. David Colman, ředitel institutu The Neuro.

Ale ani propojením neuronu a čipu problémy nekončí. Jednak je tu stálá hrozba odmítnutí cizí tkáně organismem, jednak si nelze komunikaci mezi neurony představovat pouze jako jakési telegrafování elektrických impulsů. Nervové buňky se mezi sebou domlouvají i chemicky, přičemž používají tisíců organických molekul. Vznikl tak celý nový obor, kterému se říká biokompatibilní elektronika. Snaží se kombinovat biologické molekuly s nanočásticemi a mikroelektronickými obvody. Výsledky pomohou lépe pochopit funkce centrální nervové soustavy a naznačují cesty jak pomoci ochrnutým po úrazech páteře a při mnoha jiných nemocech.

V Institutu Maxe Plancka například odebrali tenké plátky tkáně z krysího mozku, přesněji z jeho části zvané hipokampus, která má významnou úlohu v procesech souvisejících s pamětí. Vzorky pak přenesli na polovodičový čip, kde je dál kultivovali. Výsledkem je fungující neuronový systém z mozku savce, jehož činnost ve všech jeho částech velmi přesně monitoruje čip, na kterém je usazen. Vědci tak dostávají dokonalý prostorový obraz aktivit části mozku s několika tisíci nervových buněk v nejrůznějších podmínkách a při různých typech dráždění.

Úspěchy vědců při propojování nervových vláken s počítačovými čipy jsou nadějí především pro ochrnuté, pomoci ale mohou také nevidomým - zejména pokud je příčinou slepoty postižení zrakového nervu. Věda ale nezapomíná ani na ty, kdo ztratili zrak v důsledku oka nebo degenerativního onemocnění. Princip náhrady je prostý: oko nahradí miniaturní kamera, jejíž výstup se napojí na zrakový nerv, nebo přímo na centra vidění v mozku. Provedení ale tak jednoduché není. V první fázi proto  jen o rozeznávání velikosti a velmi hrubých tvarů předmětů.

Jedním z prvních kroků  představoval pokus z poloviny 90. let, kdy v USA do zrakového centra v mozku nevidomého voperovali 64 miniaturních elektrod. Při zavedení proudu pak pacient viděl svítící body

V současnosti je v chodu hned několik významných programů usilujících o sestrojení bionického oka. Nejdál je v současnosti asi tým americké firmy New Sight, který vyvinul model zvaný Argus II. Implantoval jej třiasedmdesátiletému muži jménem Ron, který před třiceti lety oslepl v důsledku degenerativného onemocnění sítnice.

"Nyní jsem schopný roztřídit šedé, černé a bílé ponožky," řekl na tiskové konferenci letos v březnu Ron. A jeho žena k tomu dodala: "Už může obsluhovat pračku, brzy se naučí i žehlit..."

Zuby, nosy, uši, ruce, nohy a další části svých tělesných schránek ztráceli lidé odedávna, a tak potřeba nahrazovat chybějící části byla vždy aktuální. Za prapředchůdce dnešních kyborgů bychom mohli s trochou nadsázky považovat třeba i Tychona Braheho se jeho stříbrným (podle jiných pramenů zlatým) nosem, Georga Washingtona s dřevěnými zuby, velrybářského kapitána Achaba z Melvillova románu Bílá velryba, který měl nohu z vorvaní kosti a řadu dalších méně slavných skutečných i neskutečných postav.

Až do vynálezu tranzistoru mohly být všechny náhrady pouze mechanické, což samozřejmě znamenalo, že jejich funkce byly značně primitivní. Nástup mikroelektroniky ale představoval zlom: nervové vzruchy jdoucí z mozku k orgánům a svalům jsou elektrické povahy, takže začalo být možné je v miniaturních přístrojích zesilovat, převádět do vhodné podoby a ovládat jimi umělé části těla.

Nejdříve přišly na řadu ruce. Už koncem 50. let se ve Velké Británii a tehdejším SSSR vyvíjely protézy, které snímaly slabé signály na zbytku paže, zesilovaly je, a pomocí malých motorků ovládaly prsty.. Po trpělivém výcviku se dá s takovou rukou dělat ledacos, ovšem končetina "jako živá", jakou disponuje například hlavní hrdina Lucasových Hvězdných válek Luke Skywalker od svého ne zcela vydařeného souboje s padoušským lordem Darth Vaderem, to zatím stále ještě není.

Asi nejblíže se k dokonalé ruce Luka Skywalkera zatím přiblížila bývalá příslušnice US Navy Claudia Mitchellová, která bývá označována jako bionická žena. Místo levé ruky, o níž přišla před několika lety při motocyklové nehodě, jí vědci z Rehabilitation Institute of Chicago vybavili protézou, která mozek nejen poslouchá, ale také skutečně cítí. Její nervy ze zbytku paže převedli na hrudník a propojili se snímači v umělé ruce, takže efekt dotyku je dokonalý.

"Mozek ani nepozná, že nervy vedou do jiné tkáně," podotkl k tomu dr. Todd Kuiken z Rehabilitation Institute of Chicago. "Díky tomu se Claudia naučila ovládat novou ruku za pouhých pět dní."

Posledním hitem protetiky jsou umělé svaly, které by nahradily bzučící elektromotorky a složité soustavy převodů. Elektronické protézy s touto technologií by mohly být mnohem jednodušší a tedy i levnější, spolehlivější a lehčí. Umělé svaly se ovšem mohou hodit také robotům a dalším strojům. Vývoj pohonu umělých svalů jde několika cestami. Nejčastěji jde o takzvané elektroaktivní polymery, což jsou látky, které se roztahují nebo smršťují pod vlivem elektrického pole. Tyto materiály však jsou drahé a choulostivé, proto se stále hledají i jiné metody. Vědci z americké organizace Agricultural Research Service například zkoušejí využití polysacharidů rostlinného původu, mezi něž patří i obyčejný škrob. Na University of Texas at Dallas zase vyvinuli uhlíkové nanovlákno, které mění délku pod vlivem alkoholu a vodíku.

Tkání a orgánů, které lze dnes běžně nahradit už jsou desítky, od kůže, přes klouby a kosti až po kochleární implantáty pro neslyšící. Na dalších se pracuje: francouzský kardiochirurg Alain C. Carpentier tvrdí, že plně funkční umělé srdce se dostane ke klinickým testům v roce 2011 a bude k dispozici pacientům už o dva roky později. Týká se to modelu biomedicínské firmy Carmat, na němž se Carpentier podílí. Další umělá srdce vyvíjejí vědci v USA a Jižní Koreji.

Umělé náhrady však mají stále silnější konkurenci v terapeutickém klonování, které snad umožní "pěstovat" tkáně a orgány přímo z vlastních buněk pacienta, aniž by hrozilo odmítnutí organismem v důsledku imunitní reakce. K použitelným výsledkům však ještě vede dlouhá cesta, navíc má klonování (kromě problémů s eticky nebo nábožensky motivovanými odpůrci tohoto výzkumu) i některá rizika, například zvýšené nebezpečí zhoubného bujení. Naproti tomu umělé tkáně a orgány mají přesně definované vlastnosti - a stále se zlepšují.

Někteří biologové a filozofové vědy soudí, že tento pokrok nemá hranice. Již dříve například formuloval rakouský podmořský biolog Hans Hass myšlenku, že technický vývoj je pokračováním biologické evoluce a přírodního výběru novými prostředky. Rozdíl je pouze v rychlosti a způsobu realizace: zatímco třeba oko se vyvíjelo stovky milionů let a vše se zkoušelo přímo v praxi na živých tvorech, kameru lze navrhnout za pár měsíců  na rýsovacím prkně.

Odtud už není daleko k myšlence, že strojová existence je přirozeným pokračováním té biologické a že lidská mysl dříve nebo později zcela zákonitě opustí nedokonalé tělesné schránky a přestěhuje se do nesmrtelných strojů. Ty ji současně zbaví dosavadních omezení - kyborgové například nebudou potřebovat prostředky pro létání, cestování do vesmíru, či pronikání do mořských hlubin, protože se jimi stanou oni sami. Budou moci násobit svůj intelektuální výkon nebo propojovat své mozky v jeden obrovský supermozek k řešení obzvláště složitých úkolů...

Již zméněný Marvin Minski tvrdí, že kyborgové představují vyšší stádium inteligence, která se bude vyvíjet podobně jako lidská, ale již ne přirozeným výběrem.

Zatím to vypadá jako vzdálená budoucnost, ve skutečnosti je ale možná blíž, než tušíme. Prolínání mikroelektroniky s lidským organismem už začalo - a staví člověka před výzvy, s nimiž zatím nemá nejmenší zkušenosti.