Delen:
10 lichaamsdelen die de wetenschap vervangt
Menselijke lichamen zijn fragiele, gemakkelijk beschadigde pakketten vol met onderdelen die nooit volledig terug kunnen komen als ze eenmaal verloren zijn. Gelukkig zijn onderzoekers over de hele wereld bezig om elk deel van het lichaam te vervangen om ons allemaal cyborgs te maken.
10 Supersensitive Electronic Skin
De huid heeft de ondankbare taak om je hele lichaam te coaten en te beschermen, waardoor het je gemakkelijkst beschadigde orgaan wordt. Wanneer je een stuk huid verbrandt of eraf doet, is je belangrijkste optie op dit moment om iets terug te plaatsen van ergens anders op je lichaam. Maar een effectieve synthetische vervangingshuid is misschien niet zo ver weg, dankzij onderzoek van wetenschappers van Stanford.
Stanford's Zhenan Baohas heeft een super-flexibel, super-duurzaam en supergevoelig materiaal ontwikkeld dat de basis kan vormen voor de toekomstige synthetische huid. Mensen hebben eerder geprobeerd synthetische huid te ontwikkelen, maar het materiaal van Baohas verwerkt de aanraakgevoeligheid beter dan welke andere voorganger dan ook. Het bevat organische transistors en een laag elastiek, waardoor het uitrekt zonder schade op te lopen. En het werkt op zichzelf: deze huid bevat een reeks elastische zonnecellen.
9 Harten slaan gemaakt in een petrischaal
Wetenschappers hebben het potentieel van stamcellen voor groeiende harten al lang onderzocht en ze bereikten dit jaar een belangrijke mijlpaal toen ze hartweefsel creëerden dat ze zelf niet konden verslaan.
Het team van de Universiteit van Pittsburgh gebruikte stamcellen gemaakt van de huid om MCP's te maken, een speciaal soort cel die fungeert als een voorloper van cardiovasculair weefsel. Vervolgens plaatsten ze deze cellen op een driedimensionale steiger ontworpen om een muishart te ondersteunen. Binnen 20 dagen begon het nieuwe hart te kloppen met 40 tot 50 slagen per minuut.
Dit hart is te zwak om daadwerkelijk bloed te pompen, wat de belangrijkste reden is dat iemand een nieuw hart wil. Maar het weefsel heeft veel potentieel voor het patchen van hartspieren die schade hebben opgelopen.
8 Prothetische handen die zintuigen aanraken
Huidige prothetische handen doen niet veel meer dan het vullen van de armvormige ruimte tussen uw lichaam en de lucht. Natuurlijk kunnen ze dingen goed begrijpen, en ze helpen in balans, maar ze missen een van de belangrijkste vaardigheden van de menselijke hand - het tastgevoel. Mensen met protheses kunnen niet detecteren of ze in contact zijn met een voorwerp zonder er rechtstreeks naar te kijken.
Een onderzoeksteam van de Universiteit van Chicago heeft dit probleem opgelost door handen te produceren die elektrische signalen naar de hersenen sturen. Ze zijn begonnen met apen als proefpersonen, bestuderen de dieren om te zien hoe hun hersenen reageren op aanraking. Wanneer ze worden uitgerust met prothetische handen die op die manier hun hersenen stimuleren, reageren de apen alsof ze voorwerpen fysiek aanraken.
Het programmeren van dezelfde signalen in kunstmatige menselijke ledematen zou geamputeerde vervangende handen geven, in tegenstelling tot alles wat we eerder hebben ontwikkeld.
7 Thought-Controlled Bionic Legs
Hoewel bionische benen natuurlijk een enorme zegen voor geamputeerden zijn, missen ze echte zenuwverbindingen met het lichaam. Als gevolg daarvan is lopen op hen omslachtig en vermoeiend. Maar vorig jaar was de in Seattle wonende Zac Vawter uitgerust met 's werelds eerste doordachte been, een bionische ledemaat die signalen rechtstreeks uit zijn hoofd opneemt.
Deze technologie bestond eerder voor wapens, maar benen zijn eerder gecompliceerd. En aangezien een verkeerd gelezen signaal je van een brug of voor een rijdende auto kan laten springen, hebben gedachtengestuurde benen een strengere programmering nodig dan equivalente armen. Zoals een van de onderzoekers het subtiel zei: "Als je een bionische arm gebruikt en deze zich misdraagt, kan de elleboog iets bewegen. Als het been van de prothese zich misdraagt ... kan dat een veiligheidsrisico zijn. "
Vawter beklom 103 verdiepingen van een wolkenkrabber in Chicago op zijn bionische been, maar zijn ontwerpers werken nog steeds aan de verbetering ervan. Om het voor dagelijks gebruik te optimaliseren, moeten ze het nog dunner en lichter maken. De opvolger ervan (de iLeg Air?) Kan voldoen aan het door het leger gestelde doel voor een bionische been-10.000 stappen zonder opladen.
6 miniatuur menselijke hersens
Hersendood is een beetje een ongemak als je een fan bent van het leven, en als je op zoek bent om de jouwe te vervangen door een reserve, dan heb je pech. Natuurlijk kunnen we op een dag hersenen in schedels planten, maar de hersenen zijn niet alleen maar een ander orgaan. Het bevat al je gedachten en herinneringen. Ze kunnen een nieuw brein in je hoofd ploffen, maar je bent nog steeds weg, dus het idee om kunstmatige hersens te maken lijkt misschien absurd.
Maar dat weerhoudt wetenschappers er niet van echte menselijke hersenen in een laboratorium te laten groeien. Beginnend met niets anders dan stamcellen, slaagden wetenschappers dit jaar in Oostenrijk om hersens te creëren die gelijkwaardig zijn aan die van negen weken oude foetussen. Deze miniatuurhersenen hebben de grootte van erwten en zijn tot nu toe niet in staat tot nadenken. Het enige wat ervoor zorgt dat de hersenen niet verder groeien en volledig functioneel worden, is dat ze geen bloedvoorziening hebben.
Hoewel deze hersenen niet in iemands lichaam gaan, bewijzen ze een geweldige bron voor wetenschappers die hersenaandoeningen onderzoeken.
53-D afgedrukte oren
We hebben de technologie gehad om tientallen jaren kunstmatig te herstellen, maar interne implantaten doen niets voor de zichtbare delen van het oor. Je zou denken dat die grote flappen ("pinnae") aan beide kanten van je hoofd gemakkelijk kunnen worden gerepliceerd, omdat ze slechts een huid en kraakbeen zijn in plaats van complexe organen. In werkelijkheid hebben wetenschappers nog nooit goed werk geleverd met nep oren. Traditionele vervangingen zien eruit en voelen aan als plastic speelgoed.
Maar onderzoekers kwamen dit jaar met een nieuwe methode die flexibele, realistische oren uit echte cellen maakt. Die cellen komen van ratten en koeien en vormen een collageengel die de vorm van elke vorm kan aannemen.Bij plaatsing in een vorm van een menselijk oor - een vorm die is geassembleerd met behulp van een 3D-printer - vormt de gel in minder dan een uur een oor. Het kunstmatige oor heeft dan slechts een paar dagen nodig om te groeien in voedingsstoffen voordat het klaar is om te worden geïmplanteerd in een onderwerp.
Deze kunstmatige oren zullen een enorm voordeel zijn voor diegenen die last hebben van blessures of die microtia hebben, een aandoening die ervoor zorgt dat de oren zich nooit ontwikkelen.
4 Neuzen die ziekten ruiken
Wetenschappers werken misschien hard aan het maken van organen die passen bij de mogelijkheden van het lichaam, maar waarom zou je daar stoppen?
Toen onderzoekers van de University of Illinois op zoek gingen naar een apparaat dat chemicaliën identificeert aan de hand van hun geur, namen ze geen genoegen met de gevoeligheid van de menselijke neus. In plaats daarvan creëerden ze een kunstmatige neus die de geur van bacteriën gebruikt om specifieke ziekten te identificeren en te diagnosticeren.
Het resultaat lijkt niet veel op een neus - het is een fles gevuld met vloeibare voedingsstoffen die bacteriën cultiveert. Maar geef de "neus" een bloedmonster en laat het een paar dagen ruiken, en de puntjes van de fles zullen van kleur veranderen om aan te geven welke bacteriën, indien aanwezig, het identificeert.
3 kunstmatige pancreas
De alvleesklier produceert insuline, en als die van jou dat niet doet, moet je jezelf handmatig met het hormoon injecteren. Diabetici zitten daarom vast in een stressvolle routine van het voortdurend controleren van hun bloedsuikerspiegel en vervolgens insuline schieten wanneer dat nodig is.
Kunstmatige alvleesklier slaat echter automatisch insuline in uw lichaam. Het apparaat lijkt veel op een gewone insulinepomp, die je continu insuline door je huid laat glijden, maar deze houdt je bloedsuiker te allen tijde in de gaten en past zich daarop aan. Dus zelfs als de drager slaapt, is er geen gevaar om in shock te raken als hun suiker te laag wordt.
In tegenstelling tot verschillende items op deze lijst, bevinden kunstmatige alvleesklier zich nog niet in een vroege ontwikkelingsfase. Het apparaat bestaat zeer veel en kreeg goedkeuring van de FDA voor de verkoop afgelopen september.
2 kunstmatige ogen
Zoals we eerder hebben opgemerkt, is het ons al lang gelukt om het gehoor voor doven te herstellen, maar het herstellen van het gezichtsvermogen voor blinden is een veel gecompliceerder onderwerp. Wanneer mensen hun zicht verliezen, sturen hun netvliezen niet langer signalen uit hun fotoreceptoren naar hun hersenen. Om een kunstmatig oog te maken, moeten we begrijpen hoe het netvlies die signalen verwerkt, en dat is een code die wetenschappers gewoon niet hebben kunnen kraken.
Tot voor kort echter niet. Maar wetenschappers van het Weill Cornell Medical College zijn er eindelijk in geslaagd - althans met muizen en apen. Dit leverde kunstmatige netvliezen op, waarvan de chips beelden in elektronische signalen omzetten en waarvan de kleine projectoren elektronische signalen in licht omzetten.
Deze kunstmatige ogen hebben inderdaad het zicht hersteld op blinde muizen. En de vervolgexperimenten op apen bieden veel hoop op eventuele proeven op mensen omdat apen en menselijke netvliezen op dezelfde manier werken.
1 vingers die digitale bestanden opslaan
Toen de Finse programmeur Jerry Jalava in 2008 een motorongeluk kreeg, stond hij voor een dubbele tragedie. Ten eerste verloor hij zijn vinger, een voor de hand liggend probleem voor iedereen die voor de kost komt. Ten tweede moest hij omgaan met een medisch team dat dacht dat het comedians waren - hij leerde van zijn beroep, een chirurg grapte dat Jalava naar buiten moest en een 'USB-vingeraandrijving' moest kopen.
In plaats van de arts te wurgen (moeilijk vanwege zijn blessure) nam Jalava de oubollige lijn als inspiratie. Hij besloot om door te gaan en eigenlijk een vingerprothese te bouwen die twee gigabytes aan digitale opslag bevat. Hij kan nu zijn vinger op een computer stoten door de spijker los te maken om de USB-stekker bloot te leggen. Hij kan ook de hele vinger op elk moment verwijderen en overhandigen aan een vriend om te gebruiken.
De volgende stap? Jalava is van plan om de vinger te upgraden met een RFID-tag en draadloze ondersteuning toe te voegen. Hij wil ook meer geheugen toevoegen, wat voor ons zinloos lijkt. Als hij meer opslagruimte nodig heeft, heeft hij negen andere vingers die hij kan afsnijden en vervangen door flashdrives.
+ Bonus: Robotic Plants Grow Roots
En nu voor iets compleet anders. Tot nu toe hebben we je laten zien dat menselijke lichaamsdelen zijn vervangen, maar we willen je nu laten zien ... robotachtige plantenwortels. Dat klopt - robots die wortels laten groeien, die worden aangetrokken door water en reageren op veranderingen in de grond.
Je zou het punt van kunstmatige wortels kunnen betwijfelen, omdat plantendelen, in tegenstelling tot menselijke delen, extreem gemakkelijk op natuurlijke wijze dupliceren. Maar ontwerper Barbara Mazzolai van het Italiaanse Instituut voor Technologie zegt dat de uitvinding vele toepassingen heeft. Robots die zich aanpassen aan de omgeving kunnen helpen bij verkenning van de ruimte. En ze kunnen zelfs artsen helpen, die zich gedragen als flexibele slangen om in het lichaam te turen.
We weten niet hoe we ons daarover voelen. Natuurlijk, vervang al onze lichaamsdelen door machines. Maar robo-planten groeit in ons? Dat is gewoon raar.