ABOUT THE SPEAKER
Miguel Nicolelis - Neuroscientist
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface.

Why you should listen

At the Nicolelis Laboratory at Duke University, Miguel Nicolelis is best known for pioneering studies in neuronal population coding, Brain Machine Interfaces (BMI) and neuroprosthetics in human patients and non-human primates.His lab's work was seen, famously though a bit too briefly, when a brain-controlled exoskeleton from his lab helped Juliano Pinto, a paraplegic man, kick the first ball at the 2014 World Cup.

But his lab is thinking even bigger. They've developed an integrative approach to studying neurological disorders, including Parkinsons disease and epilepsy. The approach, they hope, will allow the integration of molecular, cellular, systems and behavioral data in the same animal, producing a more complete understanding of the nature of the neurophysiological alterations associated with these disorders. He's the author of the books Beyond Boundaries and The Relativistic Brain.

Miguel was honored as one of Foreign Policy's 2015 Global Thinkers.

More profile about the speaker
Miguel Nicolelis | Speaker | TED.com
TEDMED 2012

Miguel Nicolelis: A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really.

Miguel Nicolelis: Miguel Nicolelis: Ahv, kes juhib oma mõtetega robotit. Ei, tõsiselt.

Filmed:
1,315,130 views

Kas me võime kasutada oma aju, et juhtida vahetult masinaid - ilma keha vahemehena kasutamata? Miguel Nicolelis tutvustab meile hämmastavat eksperimenti, milles ntuikas ahv USAs õpib juhtima puhtalt mõtte jõul ahvi avatari ja siis robotkätt Jaapanis. See uurimistöö võib tuua olulisi tulemusi kogu keha halvatuse all kannatavate inimeste - ja võib-olla meie kõigi jaoks. (Filmitud üritusel TEDMED 2012).
- Neuroscientist
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:16
The kindlaadi of neuroscienceneuroteadus that I do and my colleagueskolleegid do
0
330
2851
See neuroteadus, millega mina ja mu kolleegid tegeleme,
00:19
is almostpeaaegu like the weathermanilmateate.
1
3181
2166
sarnaneb sünoptikute tööga.
00:21
We are always chasingröövimine stormstormid.
2
5347
3516
Me ajame alati taga tormi.
00:24
We want to see and measuremõõta stormstormid -- brainstormsajurünnakud, that is.
3
8863
4883
Me tahame näha ja mõõta "ajutormi" - aktiivsuspuhangu teket.
00:29
And we all talk about brainstormsajurünnakud in our dailyiga päev liveselab,
4
13746
2768
Me räägime "ajutormist" oma igapäevaelus,
00:32
but we rarelyharva see or listen to one.
5
16514
3450
aga näha või kuulda saame seda harva.
00:35
So I always like to startalusta these talkskõnelused
6
19964
1634
Mulle meeldib alustada oma kõnesid,
00:37
by actuallytegelikult introducingsissejuhatus you to one of them.
7
21598
2982
tutvustades kuulajatele, milline see välja näeb.
00:40
ActuallyTegelikult, the first time we recordedregistreeritud more than one neuronneuron --
8
24580
3427
Esimesel korral, mil suutsime salvestada enam kui ühe neuroni -
00:43
a hundredsada brainaju cellsrakud simultaneouslysamaaegselt --
9
28007
2223
saja ajuraku tegevuse korraga -
00:46
we could measuremõõta the electricalelektriline sparkssädemed
10
30230
2469
suutsime mõõta elektrisähvatusi
00:48
of a hundredsada cellsrakud in the samesama animalloom,
11
32699
2680
ühe olendi sajas ajurakus,
00:51
this is the first imagepilt we got,
12
35379
1802
see on esimene kujutis, mille me saime,
00:53
the first 10 secondssekundit of this recordingsalvestamine.
13
37181
2315
esimesed 10 sekundit sellest salvestusest.
00:55
So we got a little snippetVäljavõte of a thought,
14
39496
3351
Me saime kätte väikese mõttevälgatuse
00:58
and we could see it in frontees of us.
15
42847
2905
ja võisime seda oma silmaga näha.
01:01
I always tell the studentsõpilased
16
45752
1012
Ma räägin alati üliõpilastele,
01:02
that we could alsoka call neuroscientistsneuroteadlased some sortsorteerima of astronomerastronoom,
17
46764
4106
et neuroteadlasi võiks nimetada omalaadseteks astronoomideks,
01:06
because we are dealingkauplemine with a systemsüsteem
18
50870
1626
sest me tegeleme süsteemiga,
01:08
that is only comparablevõrreldav in termstingimustel of numbernumber of cellsrakud
19
52496
2917
mis on rakkude arvult võrreldav
01:11
to the numbernumber of galaxiesgalaktikad that we have in the universeuniversum.
20
55413
2936
ainult galaktikate arvuga universumis.
01:14
And here we are, out of billionsmiljardeid of neuronsneuronid,
21
58349
3030
Ja siin on meil miljarditest neuronitest
01:17
just recordingsalvestamine, 10 yearsaastaid agotagasi, a hundredsada.
22
61379
2818
salvestatud kümme aastat tagasi sada tükki.
01:20
We are doing a thousandtuhat now.
23
64197
1583
Praegu saame hakkama tuhandega.
01:21
And we hopelootust to understandmõista something fundamentalpõhiline about our humaninimene natureloodus.
24
65780
5400
Ja me loodame mõista midagi põhjapanevat seoses inimolemusega.
01:27
Because, if you don't know yetveel,
25
71180
1932
Sest, kui te seda veel ei tea,
01:29
everything that we use to definemääratlema what humaninimene natureloodus is comestuleb from these stormstormid,
26
73112
5250
kõik, mille abil me inimolemust määratleme, lähtub neist tormidest,
01:34
comestuleb from these stormstormid that rollrullima over the hillsmäed and valleysorud of our brainsajud
27
78362
4651
neist tormidest, mis rulluvad üle meie aju mägede ja orgude,
01:38
and definemääratlema our memoriesmälestused, our beliefsuskumused,
28
83013
3885
määratledes meie mälestusi, uskumusi,
01:42
our feelingstunded, our plansplaanid for the futuretulevik.
29
86898
2700
tundeid ja tulevikuplaane.
01:45
Everything that we ever do,
30
89598
2398
Kõik, mida me kunagi teeme,
01:47
everything that everyigaüks humaninimene has ever donelõpetatud, do or will do,
31
91996
5067
kõik, mida ükskõik milline inimene on kunagi teinud või hakkab tegema,
01:52
requiresvajab the toilrügama of populationspopulatsioonid of neuronsneuronid producingtootmine these kindsliiki of stormstormid.
32
97063
5434
nõuab neuronite populatsioonide ränka tööd, et toota selliseid torme.
01:58
And the soundheli of a brainstormBrainstorm, if you've never heardkuulnud one,
33
102497
2483
Kui te seda varem kuulnud ei ole, siis "ajutormi" ehk aktiivsuspuhangu hääl
02:00
is somewhatmõnevõrra like this.
34
104980
3349
on umbkaudu selline.
02:04
You can put it loudervaljem if you can.
35
108329
3146
Võiksite heli valjemaks keerata, kui saate.
02:07
My sonpoeg callskõned this "makingtegemine popcornpopcorn while listeningkuulates to a badly-tunedhalvasti häälestatud A.M. stationjaam."
36
111475
6403
Minu poeg ütleb selle kohta "popcorni tegemine, samal ajal kuulates valelt sageduselt AM raadiojaama".
02:13
This is a brainaju.
37
117878
1485
See on aju.
02:15
This is what happensjuhtub when you routetee these electricalelektriline stormstormid to a loudspeakervaljuhääldi
38
119363
3434
See juhtub siis, kui te suunate need elektrilised tormid kõlarisse
02:18
and you listen to a hundredsada brainaju cellsrakud firingsüütamise,
39
122797
2866
ja kuulate, kuidas sada ajurakku laenguid annavad,
02:21
your brainaju will soundheli like this -- my brainaju, any brainaju.
40
125663
4622
siis teeb teie aju - minu aju, ükskõik kelle aju - sellist häält.
02:26
And what we want to do as neuroscientistsneuroteadlased in this time
41
130285
3762
See, mida meie neuroteadlastena praegu teha tahame,
02:29
is to actuallytegelikult listen to these symphoniessümfoonia, these brainaju symphoniessümfoonia,
42
134047
5350
on kuulata neid neid ajusümfooniaid
02:35
and try to extractväljavõte from them the messagessõnumid they carrykandma.
43
139397
3400
ja püüda eraldada sealt sõnumeid, mida nad kannavad.
02:38
In particulareriti, about 12 yearsaastaid agotagasi
44
142797
2851
Täpsemalt, 12 aastat tagasi
02:41
we createdloodud a preparationettevalmistamine that we namednimega brain-machineaju ja masina interfacesliidesed.
45
145648
3048
lõime seadme, mida me nimetame aju ja masina vaheliseks kasutajaliideseks.
02:44
And you have a schemeskeem here that describeskirjeldab how it workstöötab.
46
148696
2702
Siin on skeem, mis kirjeldab selle tööd.
02:47
The ideaidee is, let's have some sensorsandurid that listen to these stormstormid, this electricalelektriline firingsüütamise,
47
151398
5566
Mõte on selles, et paigaldada sensorid, mis kuulavad neid torme, seda laenglemist,
02:52
and see if you can, in the samesama time that it takes
48
156964
3082
ja siis vaadata, kas samal ajal,
02:55
for this stormtorm to leavelahkuma the brainaju and reachjõudma the legsjalad or the armsrelvad of an animalloom --
49
160046
4969
mil torm lahkub ajust ja jõuab looma jäsemetesse -
03:00
about halfpool a secondteine --
50
165015
2864
umbes pool sekundit -
03:03
let's see if we can readloe these signalssignaale,
51
167879
2351
vaatame, kas me suudame lugeda neid signaale,
03:06
extractväljavõte the motormootor messagessõnumid that are embeddedmanustatud in it,
52
170230
3400
eraldada sealt motoorsed sõnumid, mis selles peituvad,
03:09
translatetõlkida it into digitaldigitaalne commandskäsud
53
173630
2272
tõlkida need digitaalseteks käsklusteks
03:11
and sendsaada it to an artificialkunstlik deviceseade
54
175902
1886
ja saata need tehislikku seadmesse,
03:13
that will reproducepaljundada the voluntaryvabatahtlik motormootor wheelratas of that brainaju in realreaalne time.
55
177788
5893
mis reprodutseerib reaalajas selle aju vabatahtlikke motoorseid käsklusi.
03:19
And see if we can measuremõõta how well we can translatetõlkida that messagesõnum
56
183681
3848
Ja vaadata, kas me saame mõõta, kui hästi me oskame seda sõnumit tõlkida,
03:23
when we comparevõrdlema to the way the bodykeha does that.
57
187529
3518
kui me võrdleme seda keha enda liikumisega.
03:26
And if we can actuallytegelikult providepakkuda feedbacktagasiside,
58
191047
2866
Ja kui me suudame hankida reaalset tagasisidet,
03:29
sensorysensoorne signalssignaale that go back from this roboticrobot, mechanicalmehaaniline, computationalarvutuslik actuatortäitur
59
193913
5734
aistingusignaale, mis tulevad sellelt robotlikult, mehaaniliselt, arvudel põhinevalt automaadilt,
03:35
that is now underalla the controlkontroll of the brainaju,
60
199647
2251
mis on nüüd aju kontrolli all
03:37
back to the brainaju,
61
201898
1311
tagasi ajusse,
03:39
how the brainaju dealstehingud with that,
62
203209
2121
kuidas aju siis sellega toime tuleb,
03:41
of receivingvastuvõtmine messagessõnumid from an artificialkunstlik piecetükk of machinerymasinad.
63
205330
4901
kui ta saab sõnumeid tehislikult seadmelt.
03:46
And that's exactlytäpselt what we did 10 yearsaastaid agotagasi.
64
210231
2321
Täpselt seda tegime me 10 aastat tagasi.
03:48
We startedalgas with a superstarsuperstaar monkeyahv calledkutsutud AuroraAurora
65
212552
2961
Me alustasime Aurora nimelise ahv-superstaariga,
03:51
that becamesai one of the superstarssuperstaarid of this fieldvaldkonnas.
66
215513
2468
kellest sai üks selle valdkonna superstaare.
03:53
And AuroraAurora likedmeeldis to playmängima videovideo gamesmängud.
67
217981
2299
Aurorale meeldis videomänge mängida.
03:56
As you can see here,
68
220280
1373
Nagu te võite siin näha,
03:57
she likesmeeldib to use a joystickjuhtkangi, like any one of us, any of our kidslapsed, to playmängima this gamemäng.
69
221653
4944
meeldib talle juhthoova abil mängu mängida nagu ükskõik kellele meist või meie lastest.
04:02
And as a good primateprimaatide, she even triesproovib to cheatpetma before she getssaab the right answervastus.
70
226597
4671
Ja õige primaadina püüab ta isegi sohki teha, enne kui ta õigele vastusele pihta saab.
04:07
So even before a targetsihtmärk appearsilmub that she's supposedpeaks to crossrist
71
231268
4283
Isegi enne seda, kui ilmub sihtmärk, millest ta peab üle sõitma
04:11
with the cursorkursori that she's controllingkontrolli all with this joystickjuhtkangi,
72
235551
2850
kursoriga, mida ta juhthoova abil juhib,
04:14
AuroraAurora is tryingproovin to find the targetsihtmärk, no matterasi where it is.
73
238401
3951
püüab Aurora sihtmärki leida, ükskõik, kus see ka ei ole.
04:18
And if she's doing that,
74
242352
1469
Ja ta teeb seda,
04:19
because everyigaüks time she crossesristid that targetsihtmärk with the little cursorkursori,
75
243821
3314
sest iga kord, kui ta väikese kursoriga sihtmärgile pihta saab,
04:23
she getssaab a droplangema of BrazilianBrasiilia orangeoranž juicemahl.
76
247135
2950
antakse talle tilgake brasiilia apelsinimahla.
04:25
And I can tell you, any monkeyahv will do anything for you
77
250085
2950
Ja ma võin teile öelda, et ahv on nõus teie jaoks ükskõik mida tegema,
04:28
if you get a little droplangema of BrazilianBrasiilia orangeoranž juicemahl.
78
253035
3100
kui te annate talle natuke brasiilia apelsinimahla.
04:32
ActuallyTegelikult any primateprimaatide will do that.
79
256135
2731
Tegelikult teeb sedasama iga primaat.
04:34
Think about that.
80
258866
1334
Mõelge selle üle.
04:36
Well, while AuroraAurora was playingmängides this gamemäng, as you saw,
81
260200
3400
Samal ajal, kui Aurora mängis seda mängu, mida te nägite,
04:39
and doing a thousandtuhat trialsuuringud a day
82
263600
2435
sooritades tuhandeid katseid päevas
04:41
and gettingsaada 97 percentprotsenti correctkorrektne and 350 millilitersmilliliitrit of orangeoranž juicemahl,
83
266035
3883
ja saavutades 97% edu ning 350 milliliitrit apelsinimahla,
04:45
we are recordingsalvestamine the brainstormsajurünnakud that are producedtoodetud in her headpea
84
269918
3399
salvestasime meie aktiivsuspuhanguid tema peas
04:49
and sendingsaatmine them to a roboticrobot armkäsi
85
273317
1647
ja saatsime neid robotkäesse,
04:50
that was learningõppimine to reproducepaljundada the movementsliikumised that AuroraAurora was makingtegemine.
86
274964
3871
mis õppis matkima liigutusi, mida Aurora tegi.
04:54
Because the ideaidee was to actuallytegelikult turnpööra on this brain-machineaju ja masina interfaceliides
87
278835
3783
Sest idee oli selles, et käivitada see aju-masina kasutajaliides
04:58
and have AuroraAurora playmängima the gamemäng just by thinkingmõtlesin,
88
282618
4700
ja lasta Auroral mängida seda mängu mõtte abil,
05:03
withoutilma interferencesekkumine of her bodykeha.
89
287318
2617
ilma keha sekkumiseta.
05:05
Her brainstormsajurünnakud would controlkontroll an armkäsi
90
289935
2916
Tema aju aktiivsuspuhangud kontrolliksid kätt,
05:08
that would moveliikuma the cursorkursori and crossrist the targetsihtmärk.
91
292851
2709
mis liigutaks kursorit ja tabaks sihtmärki.
05:11
And to our shockšokk, that's exactlytäpselt what AuroraAurora did.
92
295560
3191
Ja meie jahmatuseks sai Aurora sellega hakkama.
05:14
She playedmängitud the gamemäng withoutilma movingliikudes her bodykeha.
93
298751
4200
Ta mängis mängu ilma oma keha liigutamata.
05:18
So everyigaüks trajectorytrajektoori that you see of the cursorkursori now,
94
302951
2237
Nii et iga kursori trajektoor, mida te praegu näete,
05:21
this is the exacttäpne first momenthetk she got that.
95
305188
3212
märgib täpselt seda hetke, mil ta sellele pihta sai.
05:24
That's the exacttäpne first momenthetk
96
308400
1784
See on esimene hetk,
05:26
a brainaju intentionkavatsus was liberatedvabanenud from the physicalfüüsiline domainsDomeenid of a bodykeha of a primateprimaatide
97
310184
6767
mil aju kavatsus vabastati primaadi keha füüsilisest liikumisest
05:32
and could acttegutsema outsideväljaspool, in that outsideväljaspool worldmaailm,
98
316951
3700
ja see suutis tegutseda väljaspool, väliskeskkonnas
05:36
just by controllingkontrolli all an artificialkunstlik deviceseade.
99
320651
2966
ainult tehisliku seadme juhtimise teel.
05:39
And AuroraAurora kepthoitakse playingmängides the gamemäng, kepthoitakse findingleidmine the little targetsihtmärk
100
323617
4917
Aurora mängis mängu edasi, leidis sihtmärgi üles
05:44
and gettingsaada the orangeoranž juicemahl that she wanted to get, that she cravedcraved for.
101
328534
3917
ja sai apelsinimahla, mida ta himustas.
05:48
Well, she did that because she, at that time, had acquiredomandatud a newuus armkäsi.
102
332451
6701
Ta tegi seda sellepärast, et ta oli saanud endale uue jäseme.
05:55
The roboticrobot armkäsi that you see movingliikudes here 30 dayspäeva laterhiljem,
103
339152
2963
Robotjäse, mida te näete siin liikumas
05:58
after the first videovideo that I showednäitas to you,
104
342115
2686
on 30 päeva pärast esimest videot, mida ma teile näitasin,
06:00
is underalla the controlkontroll of Aurora'sAurora's brainaju
105
344801
2650
Aurora aju kontrolli all
06:03
and is movingliikudes the cursorkursori to get to the targetsihtmärk.
106
347451
3168
ja liigutab kursorit, et sihtmärgile pihta saada.
06:06
And AuroraAurora now knowsteab that she can playmängima the gamemäng with this roboticrobot armkäsi,
107
350619
3899
Ja Aurora teab nüüd, et ta saab mängida mängu robotkäega,
06:10
but she has not lostkadunud the abilityvõime to use her biologicalbioloogiline armsrelvad to do what she pleasesmeeldib.
108
354518
5716
aga ta pole kaotanud võimet kasutada oma bioloogilisi jäsemeid, et teha, mida tahab.
06:16
She can scratchkriimustus her back, she can scratchkriimustus one of us, she can playmängima anotherteine gamemäng.
109
360234
4067
Ta võib sügada selga, sügada kedagi meist, mängida mõnda muud mängu.
06:20
By all purposeseesmärkidel and meanstähendab,
110
364301
1600
Igas võimalikus mõttes
06:21
Aurora'sAurora's brainaju has incorporatedasutatud that artificialkunstlik deviceseade
111
365901
4116
on Aurora aju selle tehisliku seadme omaks võtnud
06:25
as an extensionpikendamine of her bodykeha.
112
370017
2750
kui oma keha pikenduse.
06:28
The modelmudel of the selfise that AuroraAurora had in her mindmeeles
113
372767
3533
Kujutis, mis Auroral oma ajus iseendast oli,
06:32
has been expandedlaiendatud to get one more armkäsi.
114
376300
4084
oli kasvanud ühe lisakäe võrra.
06:36
Well, we did that 10 yearsaastaid agotagasi.
115
380384
2350
Seda kõike tegime me 10 aastat tagasi.
06:38
Just fastkiire forwardettepoole 10 yearsaastaid.
116
382734
2833
Kerime siit kiiresti 10 aastat edasi.
06:41
Just last yearaastas we realizedrealiseeritud that you don't even need to have a roboticrobot deviceseade.
117
385567
4983
Eelmisel aastal jõudsime arusaamisele, et robotseadet polegi vaja.
06:46
You can just buildehitama a computationalarvutuslik bodykeha, an avataravatar, a monkeyahv avataravatar.
118
390550
5484
Me võime lihtsalt ehitada arvutikeha, avatari, ahvi-avatari.
06:51
And you can actuallytegelikult use it for our monkeysahvid to eitherkas interactsuhelda with them,
119
396034
4250
Ja me saame kasutada neid selleks, et ahvid nendega suhtleksid
06:56
or you can trainrongi them to assumeeeldada in a virtualvirtuaalne worldmaailm
120
400284
4439
või treenida ahve haarama virtuaalmaailmas
07:00
the first-personesimese isiku perspectivevaatenurk of that avataravatar
121
404723
3044
minarolli seoses selle avatariga
07:03
and use her brainaju activitytegevus to controlkontroll the movementsliikumised of the avatar'savatari armsrelvad or legsjalad.
122
407767
5651
ja kasutada ahvi ajutegevust avatari käte või jalgade liigutamiseks.
07:09
And what we did basicallypõhimõtteliselt was to trainrongi the animalsloomad
123
413418
2766
Nii et me treenisime loomi
07:12
to learnõppida how to controlkontroll these avatarsavatarid
124
416184
3050
õppima neid avatare kontrollima
07:15
and exploreuurima objectsobjektid that appearilmuvad in the virtualvirtuaalne worldmaailm.
125
419234
3899
ja uurima objekte, mis asuvad virtuaalmaailmas.
07:19
And these objectsobjektid are visuallyvisuaalselt identicalidentne,
126
423133
2301
Need objektid on visuaalselt identsed,
07:21
but when the avataravatar crossesristid the surfacepind of these objectsobjektid,
127
425434
3883
aga kui avatar nende pinnast üle libistab,
07:25
they sendsaada an electricalelektriline messagesõnum that is proportionalproportsionaalne to the microtactilemicrotactile texturetekstuur of the objectobjekt
128
429317
6400
saadavad nad välja elektrisignaali, mis vastab objekti kombitavale mikrotekstuurile
07:31
that goesläheb back directlyotse to the monkey'sMonkey's brainaju,
129
435717
4016
ja läheb otse tagasi ahvi ajusse,
07:35
informingteavitamine the brainaju what it is the avataravatar is touchingpuudutades.
130
439733
5052
andes ajule infot selle kohta, mida avatar katsub.
07:40
And in just fourneli weeksnädalat, the brainaju learnsõpib to processprotsessi this newuus sensationtunne
131
444785
4765
Juba nelja nädalaga õpib aju seda uut aistingut töötlema
07:45
and acquiresomandab a newuus sensorysensoorne pathwayrada -- like a newuus sensemeel.
132
449550
6434
ja omandab uue tajukanali - nagu uue meele.
07:51
And you trulytõesti liberatevabastama the brainaju now
133
455984
2416
See annab ajule tõelise vabaduse,
07:54
because you are allowinglubades the brainaju to sendsaada motormootor commandskäsud to moveliikuma this avataravatar.
134
458400
4384
sest sa võimaldad ajul saata välja motoorseid käsklusi, et avatari liigutada.
07:58
And the feedbacktagasiside that comestuleb from the avataravatar is beingolemine processedtöödeldud directlyotse by the brainaju
135
462784
5000
Ja tagasisidet, mis avatarilt tuleb, töödeldakse otse ajus
08:03
withoutilma the interferencesekkumine of the skinnahk.
136
467784
2433
ilma naha sekkumiseta.
08:06
So what you see here is this is the designdisain of the taskülesanne.
137
470217
2534
Siin näete selle ülesande skeemi.
08:08
You're going to see an animalloom basicallypõhimõtteliselt touchingpuudutades these threekolm targetssihid.
138
472751
4250
Te näete, kuidas loom põhimõtteliselt puudutab neid kolme sihtmärki.
08:12
And he has to selectvali one because only one carriesviib läbi the rewardauhind,
139
477001
4349
Ta peab valima neist ühe, sest ainult ühega käib kaasas preemia,
08:17
the orangeoranž juicemahl that they want to get.
140
481350
1867
apelsinimahl, mida ta tahab.
08:19
And he has to selectvali it by touchpuudutage usingkasutades a virtualvirtuaalne armkäsi, an armkäsi that doesn't existolemas.
141
483217
5633
Ta peab valima selle, kasutades virtuaalset kätt, olematut kätt.
08:24
And that's exactlytäpselt what they do.
142
488850
2000
Ja täpselt seda nad teevadki.
08:26
This is a completetäielik liberationvabastamine of the brainaju
143
490850
3435
See on aju täielik vabanemine
08:30
from the physicalfüüsiline constraintspiirangud of the bodykeha and the motormootor in a perceptualpertseptuaalne taskülesanne.
144
494285
4282
keha füüsilistest piirangutest ja ülesande sooritamise motoorikast.
08:34
The animalloom is controllingkontrolli all the avataravatar to touchpuudutage the targetssihid.
145
498567
4167
Loom juhib avatari, et sihtmärke puudutada.
08:38
And he's sensingtundmatu the texturetekstuur by receivingvastuvõtmine an electricalelektriline messagesõnum directlyotse in the brainaju.
146
502734
5651
Ta tajub tekstuuri tänu elektrilistele impulssidele, mis saabuvad otse ajju.
08:44
And the brainaju is decidingotsustades what is the texturetekstuur associatedseotud with the rewardauhind.
147
508385
3883
Ja aju otsustab, millist tekstuuri seostada preemiaga.
08:48
The legendslegendid that you see in the movieFilm don't appearilmuvad for the monkeyahv.
148
512268
3832
Märgistused, mida te näete, ei ole ahvile paista.
08:52
And by the way, they don't readloe EnglishInglise anywayniikuinii,
149
516100
2484
Ja muuseas, ega nad inglise keelest niikuinii aru ei saa,
08:54
so they are here just for you to know that the correctkorrektne targetsihtmärk is shiftingüleminek positionpositsioon.
150
518584
5216
nii et need on seal ainult selleks, et te saaksite aru, et õige sihtmärk vahetab asendit.
08:59
And yetveel, they can find them by tactilepuudutades tuntav discriminationdiskrimineerimise,
151
523800
3934
Sellegipoolest suudavad nad neid kompimise abil leida
09:03
and they can pressvajutage it and selectvali it.
152
527734
3217
ning neid vajutada ja valida.
09:06
So when we look at the brainsajud of these animalsloomad,
153
530951
2682
Kui me vaatame nende loomade aju,
09:09
on the topüleval panelpaneel you see the alignmentjoondus of 125 cellsrakud
154
533633
3667
näeme ülemisel ribal 125 raku jada,
09:13
showingnäidates what happensjuhtub with the brainaju activitytegevus, the electricalelektriline stormstormid,
155
537300
4201
mis näitab, mis juhtub ajutegevusega, elektriliste "tormidega"
09:17
of this samplevalim of neuronsneuronid in the brainaju
156
541501
2067
aju selles neuronite valimis,
09:19
when the animalloom is usingkasutades a joystickjuhtkangi.
157
543568
2116
kui loom kasutab juhthooba.
09:21
And that's a picturepilt that everyigaüks neurophysiologistneurophysiologist knowsteab.
158
545684
2600
See on pilt, mida tunneb iga neurofüsioloog.
09:24
The basicpõhiline alignmentjoondus showsnäitab that these cellsrakud are codingkodeerimine for all possiblevõimalik directionsjuhised.
159
548284
5183
Lihtne joondus näitab, et need rakud edastavad koode kõikvõimalikesse suundadesse.
09:29
The bottompõhja picturepilt is what happensjuhtub when the bodykeha stopspeatub movingliikudes
160
553467
5683
Alumisel pildil on näha, mis juhtub, kui keha jääb liikumatuks
09:35
and the animalloom startsalgab controllingkontrolli all eitherkas a roboticrobot deviceseade or a computationalarvutuslik avataravatar.
161
559150
6134
ja loom hakkab juhtima kas robotseadet või arvutiavatari.
09:41
As fastkiire as we can resetlähtestamine our computersarvutid,
162
565284
3066
Sama kiiresti kui me suudame oma arvuti taaskäivitada,
09:44
the brainaju activitytegevus shiftsvahetused to startalusta representingesindavad this newuus tooltööriist,
163
568350
5818
suudab ajutegevus hakata esindama seda uut tööriista,
09:50
as if this too was a partosaliselt of that primate'sPrimate's bodykeha.
164
574168
5250
justkui oleks see tööriist osa primaadi kehast.
09:55
The brainaju is assimilatingpädevuskannete that too, as fastkiire as we can measuremõõta.
165
579418
4715
Ka aju assimileerib selle sama kiiresti, kui me suudame mõõta.
10:00
So that suggestssoovitab to us that our sensemeel of selfise
166
584133
3618
See viitab sellele, et meie minateadvus
10:03
does not endlõpp at the last layerkiht of the epitheliumepiteeli of our bodiesasutused,
167
587751
4150
ei lõpe meie keha viimase epiteelkihiga,
10:07
but it endslõpeb at the last layerkiht of electronselektronid of the toolstööriistad that we're commandingülem with our brainsajud.
168
591901
5718
vaid selle tööriista viimase elektronide kihiga, mida me oma ajuga juhime.
10:13
Our violinsviiulid, our carsautod, our bicyclesjalgrattad, our soccerjalgpall ballspallid, our clothingRiietus --
169
597619
4764
Meie viiulid, autod, jalgrattad, jalgpallid, riided...
10:18
they all becomesaada assimilatedvõrdsustatud by this voraciousablas, amazinghämmastav, dynamicdünaamiline systemsüsteem calledkutsutud the brainaju.
170
602383
6851
see ablas, uskumatu, dünaamiline organ nimega aju assimileerib nad kõik endasse.
10:25
How farkaugel can we take it?
171
609234
1699
Kui kaugele sellega võib minna?
10:26
Well, in an experimentkatse that we ranjooksis a fewvähe yearsaastaid agotagasi, we tookvõttis this to the limitpiirata.
172
610933
4218
Ühes katses, mille me paar aastat tagasi tegime, viisime selle viimase piirini.
10:31
We had an animalloom runningtöötab on a treadmilljooksulint
173
615151
2482
Lasime ühel loomal joosta jooksulindil
10:33
at DukeHertsog UniversityÜlikooli on the EastEast CoastRannikul of the UnitedAmeerika StatesRiikide,
174
617633
2267
USA Idarannikul asuvas Duke'i Ülikoolis,
10:35
producingtootmine the brainstormsajurünnakud necessaryvajalik to moveliikuma.
175
619900
2700
et tekitada liikumiseks vajalikke aktiivsuspuhanguid ajus.
10:38
And we had a roboticrobot deviceseade, a humanoidhumanoid robotrobot,
176
622600
4091
Meil oli robotseade, humanoidrobot,
10:42
in KyotoKyoto, JapanJaapan at ATRATR LaboratoriesLaborid
177
626691
2394
mis asus ATR laboratooriumites Jaapanis, Kyotos,
10:44
that was dreamingunenäod its entireterve life to be controlledkontrollitud by a brainaju,
178
629085
6094
ja oli eluaeg igatsenud, et teda juhiks aju,
10:51
a humaninimene brainaju, or a primateprimaatide brainaju.
179
635179
3273
inimaju või primaadi aju.
10:54
What happensjuhtub here is that the brainaju activitytegevus that generatedloodud the movementsliikumised in the monkeyahv
180
638452
4598
Juhtus see, et ajutegevus, mida lõi ahvi liikumine,
10:58
was transmittededastatud to JapanJaapan and madetehtud this robotrobot walkjalutuskäik
181
643050
3467
edastati Jaapanisse, kus see robot pandi kõndima,
11:02
while footagevideomaterjalid of this walkingjalgsi was sentsaadeti back to DukeHertsog,
182
646517
4067
ja samal ajal edastati kõndimist videoülekande abil tagasi Duke'i,
11:06
so that the monkeyahv could see the legsjalad of this robotrobot walkingjalgsi in frontees of her.
183
650584
5233
nii et ahv võis näha roboti jalgu enda ees kõndimas.
11:11
So she could be rewardedau sees, not by what her bodykeha was doing
184
655817
4067
Ta sai preemiaid mitte selle eest, mida tegi ta keha,
11:15
but for everyigaüks correctkorrektne stepsamm of the robotrobot on the other sidekülg of the planetplaneet
185
659884
4961
vaid iga õige sammu eest, mille tegi teisel pool maakera robot,
11:20
controlledkontrollitud by her brainaju activitytegevus.
186
664845
2609
mida juhtis tema ajutegevus.
11:23
FunnyNaljakas thing, that roundümmargune tripreisi around the globeglobe tookvõttis 20 millisecondsmillisekundit lessvähem
187
667454
7118
Naljakas fakt on see, et reis teisele poole maailma võttis aega 20 millisekundit vähem
11:30
than it takes for that brainstormBrainstorm to leavelahkuma its headpea, the headpea of the monkeyahv,
188
674572
4150
kui aktiivsuspuhangul võtab aega, et lahkuda ahvi peast
11:34
and reachjõudma its ownoma musclelihased.
189
678722
3870
ja jõuda tema oma lihastesse.
11:38
The monkeyahv was movingliikudes a robotrobot that was sixkuus timeskorda biggersuurem, acrossüle the planetplaneet.
190
682592
6030
Ahv liigutas robotit, mis oli kuus korda suurem kui ta ise ja asus teisel pool planeeti.
11:44
This is one of the experimentseksperimendid in whichmis that robotrobot was ablevõimeline to walkjalutuskäik autonomouslyautonoomselt.
191
688622
6400
See on üks neid eksperimente, milles see robot suutis autonoomselt kõndida.
11:50
This is CBCB1 fulfillingtäidab its dreamunistus in JapanJaapan
192
695022
5267
Siin on CB1 teostamas oma unistust Jaapanis
11:56
underalla the controlkontroll of the brainaju activitytegevus of a primateprimaatide.
193
700289
3700
primaadi ajutegevuse juhtimisel.
11:59
So where are we takingvõttes all this?
194
703989
1989
Nii et mis on selle kõige eesmärk?
12:01
What are we going to do with all this researchuuringud,
195
705978
2343
Mida me kõigi nende uurimistulemustega pihta hakkame,
12:04
besidesPealegi studyingõpib the propertiesomadused of this dynamicdünaamiline universeuniversum that we have betweenvahel our earskõrvad?
196
708321
5668
kui arvata välja meie kõrvade vahel asuva dünaamilise universumi omaduste uurimine?
12:09
Well the ideaidee is to take all this knowledgeteadmised and technologytehnoloogia
197
713989
4833
Mõte on võtta kõik need teadmised ja tehnoloogia
12:14
and try to restoretaastama one of the mostkõige rohkem severetõsine neurologicalneuroloogiline problemsprobleemid that we have in the worldmaailm.
198
718822
5484
ja püüda ravida maailma kõige raskemaid neuroloogilisi probleeme.
12:20
MillionsMiljoneid of people have lostkadunud the abilityvõime to translatetõlkida these brainstormsajurünnakud
199
724306
4583
Miljonid inimesed on kaotanud võime tõlkida neid aju aktiivsuspuhanguid
12:24
into actiontegevus, into movementliikumine.
200
728889
2116
liikumisse, liigutustesse.
12:26
AlthoughKuigi theiroma brainsajud continuejätkake to producetoota those stormstormid and codekood for movementsliikumised,
201
731005
5234
Kuigi nende ajus tekivad jätkuvalt aktiivsuspuhangud ja koodid liikumiseks,
12:32
they cannotei saa crossrist a barriertõke that was createdloodud by a lesionkahjustus on the spinalseljaaju cordjuhe.
202
736239
5167
ei suuda need ületada seljakeeliku vigastusest tekkinud barjääri.
12:37
So our ideaidee is to createloo a bypassümbersõit,
203
741406
2450
Niisiis on meie idee luua kõrvaltee,
12:39
is to use these brain-machineaju ja masina interfacesliidesed to readloe these signalssignaale,
204
743856
4032
kasutada neid aju-masin kasutajaliideseid, et lugeda signaale,
12:43
larger-scalesuuremahuline brainstormsajurünnakud that containsisaldama the desiresoovi to moveliikuma again,
205
747888
4050
suuremaid aju aktiivsuspuhanguid, mis sisaldavad soovi jälle liikuda
12:47
bypassümbersõit the lesionkahjustus usingkasutades computationalarvutuslik microengineeringmicroengineering
206
751938
3969
juhtida need vigastuse ümbert ringi, kasutades mikromehaanikat
12:51
and sendsaada it to a newuus bodykeha, a wholeterve bodykeha calledkutsutud an exoskeletonexoskeleton,
207
755907
7114
ja saata need uude kehasse, kogu keha hõlmavasse eksoskeletti,
12:58
a wholeterve roboticrobot suitülikond that will becomesaada the newuus bodykeha of these patientspatsiendid.
208
763021
5567
robotrüüsse, millest saab nende patsientide uus keha.
13:04
And you can see an imagepilt producedtoodetud by this consortiumkonsortsiumi.
209
768588
4126
Te võite näha selle konsortsiumi väljatöötatud kavandit.
13:08
This is a nonprofitmittetulundusühing consortiumkonsortsiumi calledkutsutud the WalkJalutuskäigu Again ProjectProjekti
210
772714
4059
See on mittetulunduslik konsortsium nimega Walk Again Project,
13:12
that is puttinglaskmine togetherkoos scientiststeadlased from EuropeEuroopa,
211
776773
2783
mis koondab teadlasi Euroopast.
13:15
from here in the UnitedAmeerika StatesRiikide, and in BrazilBrasiilia
212
779556
1865
siit USAst ja Brasiiliast,
13:17
togetherkoos to work to actuallytegelikult get this newuus bodykeha builtehitatud --
213
781421
4517
et teha koos valmis see keha -
13:21
a bodykeha that we believe, throughläbi the samesama plasticplastist mechanismsmehhanismid
214
785938
3334
keha, mis meie arvates suudab samade plastiliste mehhanismide abil,
13:25
that allowlubama AuroraAurora and other monkeysahvid to use these toolstööriistad throughläbi a brain-machineaju ja masina interfaceliides
215
789272
5802
mis võimaldavad Auroral ja teistel ahvidel kasutada neid vahendeid läbi aju-masin kasutajaliidese,
13:30
and that allowslubab us to incorporatelisada the toolstööriistad that we producetoota and use in our dailyiga päev life.
216
795074
5630
ja mis võimaldab meil kaasata tööriistu, mida me oma igapäevaelus toodame ja kasutame.
13:36
This samesama mechanismmehhanism, we hopelootust, will allowlubama these patientspatsiendid,
217
800704
3684
Me loodame, et seesama mehhanism lubab neil patsientidel
13:40
not only to imaginekujutan ette again the movementsliikumised that they want to make
218
804388
3768
mitte üksnes kujutada ette liigutusi, mida nad teha tahavad,
13:44
and translatetõlkida them into movementsliikumised of this newuus bodykeha,
219
808156
3207
ja tõlkida neid selle uue keha liigutusteks,
13:47
but for this bodykeha to be assimilatedvõrdsustatud as the newuus bodykeha that the brainaju controlskontrollid.
220
811363
6758
vaid et see oleks assimileeritud kui inimese uus keha, mida aju juhib.
13:54
So I was told about 10 yearsaastaid agotagasi
221
818121
3851
Mulle öeldi umbes 10 aastat tagasi,
13:57
that this would never happenjuhtuda, that this was closeSulge to impossiblevõimatu.
222
821972
5066
et see ei saa iial teoks, et see on sisuliselt võimatu.
14:02
And I can only tell you that as a scientistteadlane,
223
827038
2451
Võin teile öelda üksnes seda, et ma olen teadlane,
14:05
I grewkasvas up in southernlõunaosas BrazilBrasiilia in the mid-'mid-'60s
224
829489
2986
kes kasvas üles Brasiilia lõunaosas 60ndate keskpaigas,
14:08
watchingvaadates a fewvähe crazyhull guys tellingöeldes [us] that they would go to the MoonMoon.
225
832475
5048
jälgides, kuidas mõned hullumeelsed ütlesid meile, et nad sõidavad Kuu peale.
14:13
And I was fiveviis yearsaastaid oldvana,
226
837523
1461
Ma olin viieaastane,
14:14
and I never understoodarusaadav why NASANASA didn't hirepalgata CaptainKapten KirkKirk and SpockSpock to do the jobtöökoht;
227
838984
4240
ega saanud aru, miks NASA ei kasutanud kapten Kirki ja Spocki, et see töö ära teha;
14:19
after all, they were very proficientvaldab vabalt --
228
843224
2432
lõppude lõpuks said nemad ju väga hästi hakkama -
14:21
but just seeingnähes that as a kidpoiss
229
845656
3450
aga nähes seda lapsena
14:25
madetehtud me believe, as my grandmothervanaema used to tell me,
230
849106
2985
pani mind uskuma seda, mida mu vanaema alati ütles:
14:27
that "impossiblevõimatu is just the possiblevõimalik
231
852091
1845
"Võimatu pole muud kui võimalik,
14:29
that someonekeegi has not put in enoughpiisav effortpingutus to make it come truetõsi."
232
853936
3904
mille teostamiseks keegi pole piisavalt palju vaeva näinud."
14:33
So they told me that it's impossiblevõimatu to make someonekeegi walkjalutuskäik.
233
857840
3799
Mulle öeldi, et on võimatu kedagi kõndima panna.
14:37
I think I'm going to followjärgige my grandmother'svanaema advicenõuanne.
234
861639
3251
Ma arvan, et ma järgin oma vanaema nõuannet.
14:40
Thank you.
235
864890
1450
Tänan teid.
14:42
(ApplauseAplaus)
236
866340
8029
(Aplaus)
Translated by Triin Sinissaar
Reviewed by Kaur Sinissaar

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Miguel Nicolelis - Neuroscientist
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface.

Why you should listen

At the Nicolelis Laboratory at Duke University, Miguel Nicolelis is best known for pioneering studies in neuronal population coding, Brain Machine Interfaces (BMI) and neuroprosthetics in human patients and non-human primates.His lab's work was seen, famously though a bit too briefly, when a brain-controlled exoskeleton from his lab helped Juliano Pinto, a paraplegic man, kick the first ball at the 2014 World Cup.

But his lab is thinking even bigger. They've developed an integrative approach to studying neurological disorders, including Parkinsons disease and epilepsy. The approach, they hope, will allow the integration of molecular, cellular, systems and behavioral data in the same animal, producing a more complete understanding of the nature of the neurophysiological alterations associated with these disorders. He's the author of the books Beyond Boundaries and The Relativistic Brain.

Miguel was honored as one of Foreign Policy's 2015 Global Thinkers.

More profile about the speaker
Miguel Nicolelis | Speaker | TED.com