GIZA GORPUTZA LANEAN
JOHN LENIHAN
IRENE ALDASORO KATARAIN itzultzailea
ZIENTZIA IRAKURLE ORORENTZAT
Galarazita dago liburu honen kopia egitea, osoa nahiz zatikakoa, eta, halaber, informazioa berreskuratzeko baliabide mekaniko, fotokimiko, magnetiko, elektrooptiko edo fotokopiak erabiliz erregistratzea eta zabaltzea, jabeek aldez aurretik eta idatziz emandako baimenik gabe.
Liburu honek Bizkaiko Foru Aldundiaren diru-laguntza jaso du.
Diseinua eta azala: Antton Olariaga Begirale teknikoa: Jon Irazusta Astiazaran Hizkuntza-begiralea: Juan Garzia Fotokonposizioa: Ipar Koop. Elk. Zurbaran, 2-4 - 48007 Bilbao © 2006, itzulpena: Irene Aldasoro Katarain © 1974, How the body works John Lenihan, Medical Physics Publishing, Madison (Wisconsin, USA) © 1995, Agnes Lenihan © 2006, Giza gorputza lanean Euskal Herriko Unibertsitateko Argitalpen Zerbitzua ISBN: 84-8373-870-8 Lege gordailua: BI-2404-06 Inprimatzea: Itxaropena, S.A. Araba Kalea 45, 20800 Zarautz (Gipuzkoa)
AURKIBIDEA
1. GIZA GORPUTZA, INGENIARIAREN IKUSPEGITIK 2. HONDARRA ETA KOLA 3. SEIEHUN MOTOR 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
LEHENENGO ZORRO TERMOUZKURGARRIA KAMERA ALA KONPUTAGAILU? SOINU ONDO GOZATUAK AIRE LURRINTSUA BIZI-ITURRIA BARNE-ITSASOA ELIKAGAIA ETA ERREGAIA
11. KONTROLGUNEA 12. ORDEZKO PIEZAK 13. HOBETU AL DAITEKE GIZA GORPUTZA?
7 15 47 67 87 107 129 153 185 201 215 241 255
1 GIZA GORPUTZA, INGENIARIAREN IKUSPEGITIK
Gizadiaren berezko aztergaia gizakia da... Alexander Pope ez zen pentsamendu berri bat adierazten ari. Arituak ziren 1733 baino askoz lehenago ere filosofoak, medikuak eta olerkariak gizakia aztertzeko zeregin liluragarrian. Bada oraindik ere Eskozian unibertsitaterik Humanitateetako irakasleek latina irakasten dutenik, jakintza bitan banatzen zen garaien oroigarri: alde batetik, teologia (Jainkoaren azterketa), eta bestetik, humanitateak (gizakiaren azterketa). Zentzu biologikoan, baliteke gizakiak oso bereziak ez izatea. Guk dakigula, unibertsoaren zatirik handienean ez dago bizitzarik, eta, lurrean ere, harkaitz, itsaso eta atmosferaren masaren milioiren bat baino gutxiago da, guztira, gauza bizien masa, landare eta mikroorganismoak barne. Kopuruan, gizakiak ez dira nagusi. Interesgarriak dira gizakiaren egitura, funtzio, egokitzapen eta mekanismo biokimikoak, baina ez apartekoak, biologoarentzat behintzat, mundu bizian beste nonahi aurki baitaitezke gizakiaren ezaugarri gehienen parekoak edo hobeak.
8
GIZA GORPUTZA LANEAN
Gizakia, baina, bi zentzutan da berezia. Batetik, bera da zer den pentsatzeko introspekzio-ahalmena duen izaki bakarra, eta orobat bere kanpo- zein barne-ingurunea nahita aldarazteko baliabide teknologikoak dituena. Bestetik, bera da bere kideak sistematikoki hiltzen aritzen den izaki bakarra. Giza gorputzaren teknologiari buruzkoa da liburu hau. Lagungarria izango da zehaztea zer adierazi nahi dugun teknologia hitzaren bidez —eta zientzia hitzaren bidez—, oso maiz nahasten baitira bi jarduerak. Zientzia abstrakzioez arduratzen da: indar, atomo eta geneez, esate baterako. Teknologiak, berriz, errealitate konkretuak ditu aztergai, hala nola makinak eta materialak. Informatikarien hizkuntzan esanda, softwarea litzateke zientzia, eta hardwarea teknologia. Zientzialariek beren espekulazio eta teoriak egiaztatzeko behar dituzten tresna eta materialak eskaintzen ditu teknologiak, baina bada bi jarduera horien artean lotura estuagorik. Galderak eginez jarduten du zientziak, edo, gauza bera dena, ereduak eginez eta ereduok errealitatean probatuz. Ereduak ez dira izaten egitura fisikoak, analogia edo teoriak baizik, ikertzen den sistemaren egitura, funtzio eta portaera beste sistema baten ezaugarri dagoeneko ezagunekin erlazionatzen dituztenak. Zientziak bere aurrerabiderako baliatzen dituen ereduak garaian garaiko teknologia modernoan oinarritu ohi dira. Aspaldi ez dela, zentral telefoniko batekin konparatzen zen garuna; geroago, konputagailua izan zen erreferentzia kontzeptuala, eta, hurrena, berriz, optikaren aurrerakada erreferentziatzat harturik, datu holografikoak biltzeko sistema gisa aurkeztu izan da garuna. Gizakion eredu berri bat eskaintzea da liburu honen helburua. Ez da hau zentzu horretan egin den lehen saioa. Hama-
GIZA GORPUTZA , INGENIARIAREN IKUSPEGITIK
zazpigarren mendean, Galileo eta Newtonen mekanikak edozein arazo konpon zezakeela zirudienean, boladan zegoen palankaz, sokaz, txirrikaz eta hauspoz egindako antolamendutzat hartzea gorputza. Harago joan zen Richard Mead medikua (hark artatutakoak dira, besteak beste, Ana erregina eta Isaac Newton bera). 1702an argitaratu zuen A Mechanical Account of Poisons (Pozoien esplikazio mekanikoa) liburuaren hasieran, zera aldezten zuen: matematika ikertzeak erakutsiko ziela medikuei nola konpondu medikuntzako arazo ezin konponduzkoak. Ideia interesgarria zirudien, baina Mead-ek porrot egin zuen hura gauzatzen, eta, hala, hitzaurre zirraragarri baten ondoren, gainbehera etorri zen liburua, anekdota eta erremedio enpiriko zerrenda amaigabe bat bihurturik. Erroman anatomia-irakasle zen Mead-en garaikide batek, Giorgio Baglivi-k, ikuspegi helduago batetik begiratu zion gizakien eredu teknologikoaren baliagarritasunari. Honela idatzi zuen: ÂŤGiza gorputza, bere ekintza naturalei dagokienez, ez da, zinez, Printzipio guztiz Matematikoen mende dauden Erreakzio Kimiko eta Mekanikoen Konplexu bat baino. Gorputzaren Egiturari arretaz erreparatzen dion edonork Guraizeak ikusiko ditu Baraila eta Hortzetan, Hodi Hidraulikoak Zain, Arteria eta Bestelako Hodietan, Hauspo Pare bat Biriketan, Palanka baten Indarra Muskuluetan, Txirrikak Begi-bazterretan, eta hala beste guztietanÂť. Bere garaikideak baino zuhurragoa zen Baglivi (eta egungo bioingeniari asko baino zuhurragoa ere bai), konturatu baitzen teoria baino garrantzitsuagoa zela praktika. Buru-ariketa interesgarriak eragin zituzten mekanikaren ideiek, baina osagileei ez zitzaizkien oso baliagarriak gertatu beren lanean. ÂŤEz dugu zertan
9
10
GIZA GORPUTZA LANEAN
harritu —idatzi zuen— ikusten badugu gaitzen benetako kausak ez direla inoiz aurkituko Printzipio Filosofiko Teorikoen bidez. Giza gorputzaren eredu gehiago ere proposatu ziren. Lurrunaren aroan, gorputzaren eredu praktiko bat ondu zuten fisiologoek, erregaia barneratu eta energia hainbat modutan erabiltzen zuen makina termikotzat harturik gorputza. XX. mendean, berriz, biokimikaren gorakadarekin batera, gorputzaren bizi-funtzioak erreakzio kimiko gisa deskribatzeko ahaleginak egin ziren. Oraintsuago, eredu kimiko hori zabaldu egin da fisika eta genetikako ideiak bereganaturik, eta biologia molekularra deritzon zientzia berria sortu da. Aipatu diren eredu horiei guztiei zor die zerbait liburu honetan deskribatu nahi den giza gorputzaren ikuspegi teknikoak. Garai honetan izan dute ingeniariek, lehen aldiz, gizakien eredu zehatz bat ontzeko adimen-zolitasuna eta dohain intelektuala. Ingeniari biomedikoak baditu, gaur egun, bere ikerketetan antzemandako diseinu- edo funtzionamendu-akats askori aurre egiteko baliabideak ere. Bi zentzutan erabiltzen ditu ingeniari biomedikoak ingeniaritzaren ideia eta teknikak. Lehenik, gorputz sanoaren egitura eta jarduera deskribatzeko eta, ahal dela, esplikatzeko; eginkizun horretan, ingeniaritzaren hainbat alor ukituko ditu ikertzaileak. Labur esanda, diseinu-ezaugarri burutsu ugari dituen energia-iturri autopropultsatu gisa ikusten du ingeniariak gorputza. Etengabe aldatzen den transmisioari esker, abiadura maila askotan indar guztia emateko gai da makina. Erregai mota askorekin elika daiteke, eta erreserba handiak ditu. Bere burua konpontzeko zerbitzu landuak eskaintzen ditu, eta bizi osorako lubrifi-
GIZA GORPUTZA , INGENIARIAREN IKUSPEGITIK
katuta dago. Inoiz egin den edozein tresna elektroniko baino konputagailu sofistikatuago batek kontrolatzen du aparatu osoa. Baditu ingurua arakatzen duten orientazio- eta nabigazio-sistema landuak ere: 3D kamera bat eta hi-fi soinu-erreproduzitzaile estereofoniko bat, besteak beste. Zuhaitzetara igotzeko, lubakien gainetik jauzi egiteko eta ezein asmakizun mekanikok egin ezin dituen maniobra asko egiteko aukera ematen dio giza animaliari propultsio-sistemak, gurpilen eta beldar-kateen zenbait abantaila baliatuz. Garuna, makinaren kontrolgunea jatorriz, pentsamendu abstraktua, sormen artistikoa eta, oro har, jarduera mental sofistikatu erregular edo jarraitua ahalbidetzeraino garatu da. Oso denbora gutxiko berrikuntza da gaitasun hori eboluzioaren denbora-eskalan, eta kreazioko gainerako izakietatik bereizten du horrek gizakia. Makina hilkorra aztertzean, egiturari erreparatu behar genioke lehenik; hurrena, mekanismoei, eta, azkenik, kontrolguneari eta diseinua edo errendimendua hobetzeko aukerei. Egitura eratzen duten gaietan, hezurra da interesgarrienetariko bat ingeniariarentzat, indarraren eta pisuaren artean egiten duen hautsimautsi onagatik, integraturik duen konponketa-zerbitzuagatik eta giltzaduretako lubrifikazio-sistema burutsuagatik. Muskuluak, ingeniaritzaren ikuspegitik, erregai-pilen indarrez dabiltzan motor linealak dira, eta berekin dituzte, beraz, elektrizitatearen eta kimikaren alorreko ingeniaritzan izan diren aurkikuntza berrienetariko bi. Eskeletoaren hezur eta giltzadurekin batera, abiadura txikiko atzera-aurrerako motor sail bat eratzen dute muskuluek gorputzaren jarduera fisikoak eragiteko. Larruazala da egiturazko beste elementu nagusia. Gai sendo hori —lehenengo tanke auto-
11
12
GIZA GORPUTZA LANEAN
zigilatzailea— ingeniaritzako edozein material baino moldakorragoa da. Barruko organo eta ehun delikatuak ingurune gaiztotik babesteaz gainera, ingurunea bera kontrolatzen du, ukimena eta tenperatura baliatuz, eta, lurrinketa kontrolatuaren bidez, gorputzaren barne-tenperatura egonkortzen laguntzen du. Ikusmenaz, entzumenaz, dastamenaz eta usaimenaz arduratzen diren sentipen-organoak andeaturik egongo dira ziur asko egungo gizakietan, orain ez baitira lehenengo garaietan bezain baliotsuak bizirik irauteko. Errendimendua, ordea, ikaragarria dute oraindik. Kamera sofistikatu baten ezaugarri asko ditu begiak, baina askoz leku txikiagoa hartzen du eta guztiz automatikoak dira kontrolak. Belarria, berriz, sentikorregia dela dirudi, zaratak eragiten duen haserreak erakusten duenez. Halaber du belarriak behar baino sentikortasun handiagoa soinuaren altueraaldaketekiko. Baina alferrikakoak diruditen ahalmen horiek fintasun handia eskaintzen dute musika entzuterakoan eta balioesterakoan: hain handia ere, ezen gela bete tresna elektroniko behar baita belarriaren eta garunaren arteko konbinazioaren ahalmen guztiak ustiatzeko. Bihotzak, ponpa gisa begiratzen bazaio, mirespena eragingo dio ingeniari hidraulikoari, duen diseinu sotilagatik, karga desberdinetara aise moldatzeko gaitasunagatik eta fidagarritasun paregabeagatik. Aski da esatea bihotz naturala baino mila aldiz handiagoa dela bihotz-bir ika makina, ordu bakan batzuetan mekanismo naturalaren eginkizunak betetzeko erabiltzen dena. Giltzurruna, berriz, ingeniaritza kimikoko sistema bat da, ingeniari batek ezin berdinduzko maisutasunez diseinatua eta kudeatua. Giltzurrun artifiziala handia eta baldarra da, material
GIZA GORPUTZA , INGENIARIAREN IKUSPEGITIK
sintetikoek ezin baitute berdindu organo naturalaren errendimendua. Sistema funtzioaniztun baten adibide da odol-zirkulazioa, gorputzean diren beste asko bezala, baina ingeniari proiektugilearen ahalmenetik kanpo dagoena. Muntaketa-kate likido, banaketa-sare eta hondakinak biltzeko sistema ez ezik, gorputzaren berotze-sistema (eta freskatze-sistema) eraginkorraren funtsa eta infekzioen aurkako babes-mekanismoa da odola. Ingeniaritza kimikoa gailentzen da gibelean eta hesteetan ere, prozesu konplexuak gauzatzen baitira gune horietan, tenperatura baxuan eta laborategian beharrezkoak liratekeen erreaktibo indartsuen beharrik gabe. Garuna, gorputzaren jarduera guztiak kontrolatu eta zaintzen dituen organoa, gizakiak egindako edozein sistema elektronikorenak baino ahalmen handiagoak dituen konputagailua da. Are gehiago, pentsatzeko, hitz egiteko eta sormen artistikorako gaitasuna duen konputagailua da. Ingeniaria, hala ere, ez da mirespenaren mirespenez aho zabalik geratzen giza makinaren aurrean. Ikusten dizkio zenbait akats ere, bai diseinuan eta bai errendimenduan: lau hankan ibiltzetik bi oinen gainean ibiltzera igarotzeari egotz dakizkiokeenak batzuk, eta erraz esplikatzen ez direnak beste batzuk. Gorputzaren berezko egitura eta funtzioa behar bezala ulertuz gero, ordezko piezak eta bestelako gailuak diseinatzen lagun dezake ingeniariak bizitza-kalitatea hobetzeko, istripuz edo gaitzak eraginda kalteak izan direnean. Hori da ingeniari biomedikoaren bigarren ardura nagusia, eta garrantzi berezia du gaur egun, teknologia ez baitago medikuntzak izan duen aurrerabidearen mai-
13
14
GIZA GORPUTZA LANEAN
lan. Munduko ingeniari eta zientzialari gailen gehiago erakartzen ez bada borroka klinikora, gero eta jende gehiago egongo da botiken mende bizitzera kondenaturik.