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
TEDGlobal 2014

Miguel Nicolelis: Brain-to-brain communication has arrived. How we did it

Miguel Nicolelis: A comunicação entre cérebros já chegou. Como conseguimos.

Filmed:
1,398,266 views

Vocês devem se lembrar do neurocientista Miguel Nicolelis — ele construiu o exoesqueleto controlado pela mente que permitiu a um homem com paralisia dar o chute inicial da Copa do Mundo de 2014. Em que ele trabalha atualmente? Na construção de meios para que duas mentes (de ratos e macacos, por enquanto) enviem mensagens de um cérebro para o outro. Assistam até o final para verem um experimento que ele diz ir “ao limite de sua imaginação”.
- Neuroscientist
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface. Full bio

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00:12
On June 12, 2014, precisely at 3:33
0
454
6512
Em 12 de junho de 2014,
exatamente às 15h 33min
00:18
in a balmy winter afternoon
in São Paulo, Brazil,
1
6966
4140
numa agradável tarde de inverno
em São Paulo, Brasil,
00:23
a typical South American winter afternoon,
2
11106
3526
uma tarde típica de inverno
na América do Sul,
00:26
this kid, this young man
that you see celebrating here
3
14632
2980
este rapaz, este jovem
que vocês veem aqui, comemorando,
00:29
like he had scored a goal,
4
17612
1519
como se tivesse feito um gol,
00:31
Juliano Pinto, 29 years old,
accomplished a magnificent deed.
5
19131
5931
Juliano Pinto, de 29 anos,
realizou uma façanha maravilhosa.
00:38
Despite being paralyzed
6
26102
2080
Apesar de ser paralítico
00:40
and not having any sensation
from mid-chest to the tip of his toes
7
28182
4981
e não ter qualquer sensibilidade
do meio do peito aos dedos dos pés,
00:45
as the result of a car crash six years ago
that killed his brother
8
33163
4530
consequência de um acidente de carro,
seis anos atrás, que matou seu irmão
00:49
and produced a complete spinal cord lesion
that left Juliano in a wheelchair,
9
37693
7494
e provocou a lesão completa
da medula espinhal,
que deixou Juliano
em uma cadeira de rodas,
Juliano superou suas dificuldades
e naquele dia fez algo
00:57
Juliano rose to the occasion,
and on this day did something
10
45187
5030
01:02
that pretty much everybody that saw him
in the six years deemed impossible.
11
50217
6005
que as pessoas que o assistiam
há seis anos julgavam ser impossível.
01:09
Juliano Pinto delivered the opening kick
12
57062
5332
Juliano Pinto deu o chute inicial
01:14
of the 2014 Brazilian
World Soccer Cup here
13
62394
6016
da Copa do Mundo de Futebol
de 2014, aqui no Brasil
01:20
just by thinking.
14
68410
1470
usando apenas o pensamento.
01:22
He could not move his body,
15
70820
1877
Ele não podia movimentar seu corpo,
01:24
but he could imagine the movements
needed to kick a ball.
16
72697
4887
mas podia imaginar os movimentos
necessários para chutar uma bola.
01:29
He was an athlete before the lesion.
He's a para-athlete right now.
17
77584
3254
Ele era um atleta antes da lesão.
Agora ele é um paratleta.
01:32
He's going to be in the Paralympic Games,
I hope, in a couple years.
18
80838
3462
Ele vai estar nos Jogos Paralímpicos,
espero, dentro de dois anos.
01:36
But what the spinal cord lesion
did not rob from Juliano
19
84300
4582
Mas o que a lesão da medula espinhal
não roubou de Juliano
01:40
was his ability to dream.
20
88882
3001
foi a sua capacidade de sonhar.
01:43
And dream he did that afternoon,
for a stadium of about 75,000 people
21
91883
6050
E naquela tarde ele sonhou,
em um estádio com cerca de 75 mil pessoas
01:49
and an audience of close to a billion
watching on TV.
22
97933
4491
e uma audiência de perto de um bilhão
de espectadores de TV.
01:54
And that kick crowned, basically,
30 years of basic research
23
102424
6301
E aquele chute coroou, essencialmente,
30 anos de pesquisa básica
02:00
studying how the brain,
24
108725
2247
estudando como o cérebro,
02:02
how this amazing universe
that we have between our ears
25
110972
3727
como este maravilhoso universo
que temos entre as orelhas
02:06
that is only comparable to universe
that we have above our head
26
114699
4096
que é somente comparável ao universo
situado nas alturas
02:10
because it has about 100 billion elements
27
118795
2766
porque ele tem cerca de
100 bilhões de elementos
que se comunicam entre si
por meio de descargas elétricas,
02:13
talking to each other
through electrical brainstorms,
28
121561
2702
02:16
what Juliano accomplished
took 30 years to imagine in laboratories
29
124263
5241
aquilo que o Juliano realizou
consumiu 30 anos
para ser imaginado em laboratórios
02:21
and about 15 years to plan.
30
129504
2603
e cerca de 15 anos para planejar.
02:24
When John Chapin and I,
15 years ago, proposed in a paper
31
132107
4499
Quando John Chapin e eu, há 15 anos,
propusemos em um trabalho
02:28
that we would build something
that we called a brain-machine interface,
32
136606
5182
que construiríamos algo a que chamamos
interface cérebro-máquina
02:33
meaning connecting a brain to devices
33
141788
2957
isto é, a ligação
entre um cérebro e dispositivos
02:36
so that animals and humans
could just move these devices,
34
144745
3544
de modo que animais e humanos
pudessem movimentar estes dispositivos,
02:40
no matter how far they are
from their own bodies,
35
148289
1851
a qualquer distância de seus corpos,
02:42
just by imagining what they want to do,
36
150140
2586
apenas imaginando
o que eles desejariam fazer,
02:44
our colleagues told us that
we actually needed professional help,
37
152726
4587
nossos colegas nos disseram
que precisávamos de ajuda profissional,
de natureza psiquiátrica.
02:49
of the psychiatry variety.
38
157313
2697
02:52
And despite that,
a Scot and a Brazilian persevered,
39
160010
5442
Apesar disso, um escocês
e um brasileiro perseveraram,
porque foi assim que fomos educados
em nossos respectivos países,
02:57
because that's how we were raised
in our respective countries,
40
165456
5015
e durante 12, 15 anos,
03:02
and for 12, 15 years,
41
170471
2136
03:04
we made demonstration after demonstration
suggesting that this was possible.
42
172607
4389
fizemos demonstrações, uma atrás da outra,
sugerindo que isto era possível.
E uma interface cérebro-máquina
não é nada excepcional,
03:08
And a brain-machine interface
is not rocket science,
43
176996
2449
03:11
it's just brain research.
44
179445
1726
é só pesquisa sobre o cérebro.
03:13
It's nothing but using sensors
45
181171
3247
Não passa do uso de sensores
03:16
to read the electrical brainstorms
that a brain is producing
46
184418
3547
para ler as descargas elétricas
que um cérebro produz
03:19
to generate the motor commands
47
187965
2006
para gerar comandos motores
03:21
that have to be downloaded
to the spinal cord,
48
189971
2213
que devem ser transportados
medula espinhal abaixo,
03:24
so we projected sensors that can read
49
192184
2663
por isso projetamos
sensores capazes de ler
03:26
hundreds and now thousands
of these brain cells simultaneously,
50
194847
3515
centenas e agora milhares
desses sinais cerebrais, simultaneamente,
03:30
and extract from these electrical signals
51
198362
3046
e extraímos destes sinais elétricos
03:33
the motor planning
that the brain is generating
52
201408
2885
o planejamento motor que o cérebro cria
03:36
to actually make us move into space.
53
204293
2963
para nos movermos pelo espaço ao redor.
03:39
And by doing that, we converted
these signals into digital commands
54
207256
3686
Assim fazendo, nós convertemos
os sinais em comandos digitais
que qualquer dispositivo
seja mecânico, seja eletrônico
03:42
that any mechanical, electronic,
or even a virtual device can understand
55
210942
4992
ou até mesmo virtual, possa compreender
de modo que o sujeito pode imaginar
o que ele ou ela quer mover
03:47
so that the subject can imagine
what he, she or it wants to make move,
56
215934
6556
e o dispositivo obedece
ao comando do cérebro.
03:54
and the device obeys that brain command.
57
222490
3451
03:57
By sensorizing these devices
with lots of different types of sensors,
58
225941
3904
Conectando a esses dispositivos
muitos tipos diferentes de sensores,
04:01
as you are going to see in a moment,
59
229845
1785
como vocês verão logo a seguir,
nós enviamos mensagens
de volta ao cérebro para confirmar
04:03
we actually sent messages
back to the brain to confirm
60
231630
3469
04:07
that that voluntary motor will
was being enacted, no matter where --
61
235099
3955
que o desejo motor voluntário
estava sendo executado, não importa onde:
04:11
next to the subject, next door,
or across the planet.
62
239054
5375
próximo ao sujeito, na vizinhança,
ou do outro lado do planeta.
04:16
And as this message gave feedback
back to the brain,
63
244429
3241
E quando a mensagem dava
um feedback ao cérebro,
04:19
the brain realized its goal:
to make us move.
64
247670
4218
a mente atingia seu objetivo:
fazer-nos movimentar.
04:23
So this is just one experiment
that we published a few years ago,
65
251888
3458
Este é apenas um experimento
que nós publicamos há alguns anos,
04:27
where a monkey, without moving its body,
66
255346
2327
no qual um macaco, sem mover seu corpo,
04:29
learned to control the movements
of an avatar arm,
67
257673
4104
aprendeu a controlar os movimentos
de um braço avatar,
um braço virtual que não existe.
04:33
a virtual arm that doesn't exist.
68
261777
2046
04:35
What you're listening to
is the sound of the brain of this monkey
69
263823
3202
O que vocês estão ouvindo
é o som do cérebro deste macaco
04:39
as it explores three different
visually identical spheres
70
267025
4404
enquanto explora três esferas diferentes,
visualmente idênticas
04:43
in virtual space.
71
271429
1659
em um espaço virtual.
Para receber uma recompensa,
04:45
And to get a reward,
a drop of orange juice that monkeys love,
72
273088
4042
um pouco de suco de laranja
que os macacos adoram,
o animal tem de detectar,
selecionar um dos objetos
04:49
this animal has to detect,
select one of these objects
73
277130
3812
04:52
by touching,
74
280942
1761
pelo tato,
não pela visão, mas tocando-o,
04:54
not by seeing it, by touching it,
75
282703
1652
04:56
because every time this virtual hand
touches one of the objects,
76
284355
3045
pois toda vez que a mão virtual
toca um dos objetos,
04:59
an electrical pulse goes back
to the brain of the animal
77
287400
3083
um pulso elétrico retorna
ao cérebro do animal
05:02
describing the fine texture
of the surface of this object,
78
290483
4393
descrevendo a textura fina
da superfície do objeto,
05:06
so the animal can judge what is
the correct object that he has to grab,
79
294876
3898
e assim o animal pode decidir
qual o objeto correto que ele deve pegar,
05:10
and if he does that, he gets a reward
without moving a muscle.
80
298774
5244
e se ele o fizer, ele ganha uma recompensa
sem mover um músculo.
05:16
The perfect Brazilian lunch:
81
304018
2480
O almoço brasileiro perfeito:
05:18
not moving a muscle
and getting your orange juice.
82
306498
3715
sem ter de mover um músculo
e ganhar o suco de laranja.
05:22
So as we saw this happening,
83
310213
2804
Quando vimos isto acontecer,
05:25
we actually came and proposed the idea
that we had published 15 years ago.
84
313017
4945
nós propusemos a ideia
que publicamos há 15 anos.
05:29
We reenacted this paper.
85
317962
2029
Nós republicamos o trabalho.
05:31
We got it out of the drawers,
86
319991
1969
Nós o tiramos da gaveta,
05:33
and we proposed that perhaps we could get
a human being that is paralyzed
87
321960
3927
e propusemos que talvez pudéssemos fazer
um ser humano que é paralítico
05:37
to actually use the brain-machine
interface to regain mobility.
88
325887
4303
usar a interface cérebro-máquina
para readquirir mobilidade.
05:42
The idea was that if you suffered --
89
330190
2178
A ideia era que se vocês sofressem...
05:44
and that can happen to any one of us.
90
332368
2273
e isso pode acontecer
com qualquer um de nós.
05:46
Let me tell you, it's very sudden.
91
334641
2012
Deixe-me contar-lhes, é muito repentino.
05:48
It's a millisecond of a collision,
92
336653
1725
É um milissegundo em uma colisão,
05:50
a car accident that
transforms your life completely.
93
338378
3462
um acidente de automóvel
que transforma sua vida completamente.
05:53
If you have a complete lesion
of the spinal cord,
94
341840
2857
Se vocês sofrerem uma lesão total
da medula espinhal,
não poderão se mover
porque as descargas elétricas
05:56
you cannot move because your brainstorms
cannot reach your muscles.
95
344697
3383
não chegarão aos seus músculos.
06:00
However, your brainstorms
continue to be generated in your head.
96
348080
4250
Porém, as descargas elétricas
continuam a ser geradas pela mente.
Pacientes quadriplégicos, tetraplégicos
sempre sonham que estão se movendo.
06:04
Paraplegic, quadriplegic patients
dream about moving every night.
97
352330
3915
06:08
They have that inside their head.
98
356245
2152
Eles têm isso em suas mentes.
06:10
The problem is how
to get that code out of it
99
358397
3341
O problema é como captar esse código
e criar o movimento novamente.
06:13
and make the movement be created again.
100
361738
2924
06:16
So what we proposed was,
let's create a new body.
101
364662
3221
O que nós propusemos foi:
vamos criar um novo corpo.
06:19
Let's create a robotic vest.
102
367883
1736
Vamos criar uma vestimenta robótica.
06:21
And that's exactly why Juliano could
kick that ball just by thinking,
103
369619
4843
Exatamente graças a isso,
é que o Juliano pôde chutar aquela bola
usando apenas o pensamento,
porque trajava
06:26
because he was wearing
the first brain-controlled robotic vest
104
374462
4319
a primeira vestimenta robótica
controlada pelo cérebro
06:30
that can be used by paraplegic,
quadriplegic patients to move
105
378781
3279
que pode ser usada por
paraplégicos e tetraplégicos
para que possam se mover
e recuperar o feedback.
06:34
and to regain feedback.
106
382060
1811
Essa era a ideia original, há 15 anos.
06:35
That was the original idea, 15 years ago.
107
383871
2897
06:38
What I'm going to show you is how
156 people from 25 countries
108
386768
5474
O que vou mostrar a vocês é como
156 pessoas de 25 países
06:44
all over the five continents
of this beautiful Earth,
109
392242
2769
dos cinco continentes desta linda Terra,
06:47
dropped their lives,
dropped their patents,
110
395011
3018
mudaram suas vidas,
deixaram suas patentes,
06:50
dropped their dogs, wives,
kids, school, jobs,
111
398029
4110
deixaram os cães, esposas,
filhos, escola, empregos,
e se juntaram para vir ao Brasil
por 18 meses para realmente realizar isto.
06:54
and congregated to come to Brazil
for 18 months to actually get this done.
112
402139
5517
Poucos anos depois de o Brasil
ter sido escolhido
06:59
Because a couple years after Brazil
was awarded the World Cup,
113
407656
3875
para realizar a Copa do Mundo,
soubemos que o governo brasileiro
07:03
we heard that the Brazilian government
wanted to do something meaningful
114
411531
3652
queria promover algo marcante
07:07
in the opening ceremony
115
415183
1698
na cerimônia de abertura
no país que reinventou
07:08
in the country that reinvented
and perfected soccer
116
416881
3740
e aperfeiçoou o futebol,
até enfrentarmos os alemães, claro.
07:12
until we met the Germans, of course.
117
420621
2206
07:14
(Laughter)
118
422827
1393
(Risos)
07:16
But that's a different talk,
119
424220
1835
Mas isso é outra palestra,
07:18
and a different neuroscientist
needs to talk about that.
120
426055
4040
com outro neurocientista.
O que o Brasil desejava era mostrar
07:22
But what Brazil wanted to do
is to showcase
121
430095
2074
07:24
a completely different country,
122
432169
1725
um país completamente diferente,
07:25
a country that values science
and technology,
123
433894
2888
um país que valoriza a ciência
e a tecnologia,
07:28
and can give a gift to millions,
25 million people around the world
124
436782
3883
e pode presentear milhões,
25 milhões de pessoas em todo o mundo
07:32
that cannot move any longer
because of a spinal cord injury.
125
440665
2835
que não podem mais se mover
devido a uma lesão na medula espinhal.
07:35
Well, we went to the Brazilian government
and to FIFA and proposed,
126
443500
3604
Bem, dirigimo-nos ao governo brasileiro
e à FIFA e propusemos,
07:39
well, let's have the kickoff
of the 2014 World Cup
127
447104
3368
que o chute inicial
da Copa do Mundo de 2014
07:42
be given by a Brazilian paraplegic
128
450472
2372
fosse dado por um paraplégico brasileiro
07:44
using a brain-controlled exoskeleton
that allows him to kick the ball
129
452844
4890
usando um exoesqueleto
controlado pelo cérebro
que o possibilitaria chutar a bola
e sentir o contato com ela.
07:49
and to feel the contact of the ball.
130
457734
2276
07:52
They looked at us,
thought that we were completely nuts,
131
460010
2614
Eles nos olharam
como se fôssemos completamente loucos,
07:54
and said, "Okay, let's try."
132
462624
2856
e disseram: “Tudo bem, vamos tentar.”
07:57
We had 18 months to do everything
from zero, from scratch.
133
465480
4240
Tínhamos 18 meses para fazer tudo,
a partir do nada.
08:01
We had no exoskeleton, we had no patients,
134
469720
3236
Não tínhamos o exoesqueleto,
não tínhamos pacientes,
08:04
we had nothing done.
135
472956
1217
e nada havia sido feito.
08:06
These people came all together
136
474173
2336
Essas pessoas se uniram
08:08
and in 18 months, we got eight patients
in a routine of training
137
476509
4248
e em 18 meses, conseguimos oito pacientes
em uma rotina de treinamento
08:12
and basically built from nothing this guy,
138
480757
4098
e basicamente, a partir do nada,
construímos este cara,
08:16
that we call Bra-Santos Dumont 1.
139
484855
3580
a quem chamamos de Brasil-Santos Dumont 1.
08:21
The first brain-controlled
exoskeleton to be built
140
489315
3425
O primeiro exoesqueleto
controlado pelo cérebro
08:24
was named after the most famous
Brazilian scientist ever,
141
492740
4156
foi batizado em homenagem
ao mais famoso cientista brasileiro,
08:28
Alberto Santos Dumont,
142
496896
1973
Alberto Santos Dumont,
08:30
who, on October 19, 1901,
created and flew himself
143
498869
5803
quem, em 19 de outubro de 1901,
construiu e ele mesmo pilotou,
08:36
the first controlled airship on air
in Paris for a million people to see.
144
504672
7227
em Paris, a primeira aeronave controlada,
vista por milhões de pessoas,
08:43
Sorry, my American friends,
145
511899
2019
Desculpem, meus amigos americanos,
08:45
I live in North Carolina,
146
513918
1310
Eu vivo na Carolina do Norte,
08:47
but it was two years
before the Wright Brothers flew
147
515228
4882
mas isso aconteceu dois anos antes
do voo dos Irmãos Wright
08:52
on the coast of North Carolina.
148
520110
2164
na costa da Carolina do Norte.
08:54
(Applause)
149
522274
2575
(Aplausos)
O controle de voo é brasileiro.
(Risos)
08:57
Flight control is Brazilian.
(Laughter)
150
525339
4778
09:02
So we went together with these guys
151
530117
3000
Então junto com esse pessoal
09:05
and we basically put
this exoskeleton together,
152
533117
2901
basicamente montamos este exoesqueleto,
09:08
15 degrees of freedom,
hydraulic machine
153
536018
3972
com 15 graus de liberdade,
uma máquina hidráulica,
09:11
that can be commanded by brain signals
154
539990
2717
que pode ser comandada
por sinais do cérebro
09:14
recorded by a non-invasive technology
called electroencephalography
155
542707
4218
registrados por uma tecnologia
não invasiva,
chamada eletroencefalografia,
09:18
that can basically allow the patient
to imagine the movements
156
546925
3189
que em síntese permite ao paciente
imaginar seus movimentos
09:22
and send his commands
to the controls, the motors,
157
550114
3951
e mandar seus comandos
para os controles, os motores,
09:26
and get it done.
158
554065
1802
e consegue realizá-los.
09:27
This exoskeleton was covered
with an artificial skin
159
555867
2863
O exoesqueleto foi recoberto
com uma pele artificial
09:30
invented by Gordon Cheng,
one of my greatest friends, in Munich,
160
558730
4084
inventada por Gordon Cheng,
um dos meus melhores amigos, em Munique,
09:34
to allow sensation from the joints moving
and the foot touching the ground
161
562814
4586
para que as sensações do movimento
das articulações e do pé ao tocar o chão
09:39
to be delivered back to the patient
through a vest, a shirt.
162
567400
4540
pudessem ser enviadas de volta ao paciente
por meio da vestimenta, uma camisa.
09:43
It is a smart shirt
with micro-vibrating elements
163
571940
2970
É uma camisa inteligente
dotada de elementos microvibrantes
09:46
that basically delivers the feedback
and fools the patient's brain
164
574910
4823
que basicamente levam o feedback
e enganam o cérebro do paciente
09:51
by creating a sensation that it is not
a machine that is carrying him,
165
579733
3471
ao criar uma sensação de que
não é a máquina que o carrega,
09:55
but it is he who is walking again.
166
583204
3250
mas é ele que está andando novamente.
09:58
So we got this going,
and what you'll see here
167
586454
2859
Então conseguimos fazer isto funcionar
e o que veem aqui
10:01
is the first time one of our patients,
Bruno, actually walked.
168
589313
4690
é um dos nossos pacientes,
Bruno, andando pela primeira vez.
10:06
And he takes a few seconds
because we are setting everything,
169
594003
2878
Ele demora alguns segundos
porque estamos ajustando tudo,
10:08
and you are going to see a blue light
cutting in front of the helmet
170
596881
3297
e vocês verão uma luz azul
na frente do capacete
10:12
because Bruno is going to imagine
the movement that needs to be performed,
171
600178
3920
porque Bruno vai imaginar
o movimento que deve ser executado,
10:16
the computer is going to analyze it,
Bruno is going to certify it,
172
604098
3208
o computador irá analisá-lo
Bruno vai autorizá-lo,
10:19
and when it is certified,
173
607306
1809
e quando autorizado,
10:21
the device starts moving
under the command of Bruno's brain.
174
609115
3527
o dispositivo começa a movimentar-se
sob o comando do cérebro do Bruno.
10:24
And he just got it right,
and now he starts walking.
175
612642
4575
O dispositivo entendeu bem,
e agora ele começa a andar.
10:29
After nine years without
being able to move,
176
617217
2786
Depois de nove anos
sem ser capaz de se mover,
10:32
he is walking by himself.
177
620003
2670
ele está andando sozinho.
10:34
And more than that --
178
622673
1602
E mais do que isso...
10:36
(Applause) --
179
624275
3228
(Aplausos)
10:39
more than just walking,
180
627503
1787
mais do que simplesmente andar,
10:41
he is feeling the ground,
181
629290
2318
ele está sentindo o chão,
10:43
and if the speed of the exo goes up,
182
631608
2043
e se a velocidade
do exoesqueleto aumentar,
10:45
he tells us that he is walking again
on the sand of Santos,
183
633651
4451
ele nos diz que está andando novamente
nas areias de Santos,
10:50
the beach resort where he used to go
before he had the accident.
184
638102
4191
a praia que ele frequentava
antes do acidente que sofreu.
10:54
That's why the brain is creating
a new sensation in Bruno's head.
185
642293
3464
Isso é porque o cérebro cria
uma nova sensação na mente do Bruno.
10:57
So he walks, and at the end of the walk --
I am running out of time already --
186
645757
3699
Então ele anda, e ao fim da caminhada…
Eu já estou esgotando meu tempo...
11:01
he says, "You know, guys,
187
649456
2724
ele diz: “Sabe, pessoal,
11:04
I need to borrow this thing from you
when I get married,
188
652180
2631
preciso pedir isso emprestado a vocês
quando me casar,
11:06
because I wanted to walk to the priest
189
654811
2505
porque eu queria andar até o padre
11:09
and see my bride and actually
be there by myself.
190
657316
3774
e ver minha noiva e estar ali
por meus próprios meios.”
11:13
Of course, he will have it
whenever he wants.
191
661090
3392
É claro que ele o terá
a hora que ele quiser.
Isso é o que queríamos ter mostrado
durante a Copa do Mundo e não conseguimos,
11:16
And this is what we wanted to show
during the World Cup, and couldn't,
192
664482
4082
11:20
because for some mysterious reason,
FIFA cut its broadcast in half.
193
668564
4174
porque, por alguma razão misteriosa,
a FIFA cortou sua transmissão na metade.
11:25
What you are going to see very quickly
is Juliano Pinto in the exo doing the kick
194
673618
7673
O que vocês verão muito rapidamente
é Juliano Pinto,
no exoesqueleto, dar o chute
poucos minutos antes do início da partida
11:33
a few minutes before we went to the pitch
195
681291
2297
11:35
and did the real thing
in front of the entire crowd,
196
683588
2911
e o fez ao vivo,
diante de toda a multidão,
11:38
and the lights you are going to see
just describe the operation.
197
686499
3381
e as luzes que vocês verão
descrevem a operação.
11:41
Basically, the blue lights pulsating
indicate that the exo is ready to go.
198
689880
4888
Basicamente, as luzes azuis que pulsam
indicam que o exoesqueleto está pronto,
11:46
It can receive thoughts
and it can deliver feedback,
199
694768
3075
que ele pode receber pensamentos
e enviar feedback,
11:49
and when Juliano
makes the decision to kick the ball,
200
697843
3018
e quando Juliano tomar a decisão
de chutar a bola,
11:52
you are going to see
two streams of green and yellow light
201
700861
3103
vocês vão ver duas linhas
de luz verde e amarela
11:55
coming from the helmet
and going to the legs,
202
703964
2677
que descem do capacete
e vão até às pernas,
11:58
representing the mental commands
that were taken by the exo
203
706641
4101
que representam os comandos mentais
recebidos pelo exoesqueleto
12:02
to actually make that happen.
204
710742
1899
para fazer aquilo acontecer.
12:04
And in basically 13 seconds,
205
712641
2695
E basicamente em 13 segundos,
12:07
Juliano actually did.
206
715336
2083
Juliano realmente o fez.
12:09
You can see the commands.
207
717419
1716
Vocês podem ver os comandos.
12:11
He gets ready,
the ball is set, and he kicks.
208
719135
4340
Ele se prepara,
a bola é colocada e ele chuta.
12:15
And the most amazing thing is,
209
723475
1878
A coisa mais surpreendente é:
12:17
10 seconds after he did that,
and looked at us on the pitch,
210
725353
3232
10 segundos depois que o fez,
olhou-nos do local de apresentação,
12:20
he told us, celebrating as you saw,
211
728585
2277
e nos disse, comemorando como viram,
12:22
"I felt the ball."
212
730862
1830
“Eu senti a bola.”
12:25
And that's priceless.
213
733562
2197
E isso não tem preço.
12:27
(Applause)
214
735759
1872
(Aplausos)
12:29
So where is this going to go?
215
737631
1500
Então, aonde isto vai dar?
12:31
I have two minutes to tell you
216
739131
1935
Eu tenho dois minutos para lhes contar
12:33
that it's going to the limits
of your imagination.
217
741066
3250
que vai nos levar aos limites
da nossa imaginação.
12:36
Brain-actuating technology is here.
218
744316
2179
A tecnologia por ação do cérebro chegou.
12:38
This is the latest: We just
published this a year ago,
219
746495
2554
Esta é a mais recente: Nós
a publicamos há um ano,
12:41
the first brain-to-brain interface
220
749049
2233
a primeira interface cérebro-cérebro
12:43
that allows two animals
to exchange mental messages
221
751282
3627
que permite que dois animais
troquem mensagens mentais
12:46
so that one animal that sees something
coming from the environment
222
754909
3576
de modo que um animal que vê algo
vindo do meio ambiente
12:50
can send a mental SMS,
a torpedo, a neurophysiological torpedo,
223
758485
5552
possa enviar um SMS mental, um torpedo,
um torpedo neurofisiológico,
12:56
to the second animal,
224
764042
1606
para o segundo animal,
12:57
and the second animal performs
the act that he needed to perform
225
765648
3877
e o segundo animal executa
o ato que ele precisava realizar
13:01
without ever knowing what
the environment was sending as a message,
226
769525
4458
sem nunca saber qual era a mensagem
enviada pelo meio ambiente,
13:05
because the message came
from the first animal's brain.
227
773983
3296
porque a mensagem vinha
do cérebro do primeiro animal.
13:09
So this is the first demo.
228
777279
2370
Este é o primeiro demo.
13:11
I'm going to be very quick
because I want to show you the latest.
229
779649
3954
Serei bem rápido,
pois desejo mostrar-lhes o mais recente.
13:15
But what you see here
is the first rat getting informed
230
783603
5570
O que veem aqui é
o primeiro rato receber a informação
13:21
by a light that is going to show up
on the left of the cage
231
789192
2933
por uma luz que aparecerá
à esquerda da gaiola
13:24
that he has to press the left cage
to basically get a reward.
232
792125
3740
que ele tem que pressionar
o lado esquerdo da gaiola
para receber a recompensa.
13:27
He goes there and does it.
233
795865
1793
Ele vai até lá e o faz.
13:29
And the same time,
he is sending a mental message
234
797658
2326
Ao mesmo tempo,
ele manda uma mensagem mental
13:31
to the second rat
that didn't see any light,
235
799984
3023
para o segundo rato
que não viu qualquer luz,
e o segundo rato, em 70% das vezes
13:35
and the second rat,
in 70 percent of the times
236
803007
2361
13:37
is going to press the left lever
and get a reward
237
805368
4213
irá pressionar a alavanca esquerda
e receber a recompensa
13:41
without ever experiencing
the light in the retina.
238
809581
4135
sem nunca ter experimentado
a luz na retina.
13:45
Well, we took this
to a little higher limit
239
813716
4134
Bem, isso foi levado
a um limite mais elevado
13:49
by getting monkeys to collaborate
mentally in a brain net,
240
817850
4732
fazendo macacos colaborarem
por meio de uma rede mental,
13:54
basically to donate their brain activity
241
822582
2190
basicamente para doar
as atividades cerebrais
13:56
and combine them to move
the virtual arm that I showed you before,
242
824772
3518
e combiná-las para mover
o braço virtual que lhes mostrei antes,
14:00
and what you see here is the first time
the two monkeys combine their brains,
243
828290
4768
e o que vocês veem aqui é a primeira vez
que dois macacos combinam seus cérebros,
14:05
synchronize their brains perfectly
to get this virtual arm to move.
244
833058
4258
sincronizam perfeitamente seus cérebros
para conseguir mover o braço virtual.
14:09
One monkey is controlling the x dimension,
245
837316
2800
Um macaco controla a dimensão x,
14:12
the other monkey
is controlling the y dimension.
246
840116
2880
o outro macaco controla a dimensão y.
14:14
But it gets a little more interesting
when you get three monkeys in there
247
842996
4180
Mas fica mais interessante
quando três macacos são colocados ali
14:19
and you ask one monkey to control x and y,
248
847176
3807
e pede-se que um macaco controle x e y,
14:22
the other monkey to control y and z,
249
850983
2671
o outro macaco controle y e z,
14:25
and the third one to control x and z,
250
853654
2878
e o terceiro controle x e z,
14:28
and you make them all
play the game together,
251
856532
2116
e faz-se que todos juntos
participem do jogo,
14:30
moving the arm in 3D into a target
to get the famous Brazilian orange juice.
252
858648
5954
movendo o braço em 3D até um alvo
para receber o famoso
suco de laranja brasileiro.
14:36
And they actually do.
253
864602
2385
E eles realmente o fazem.
14:38
The black dot is the average
of all these brains working
254
866987
4174
O ponto preto é a média
de todos esse trabalho mental
14:43
in parallel, in real time.
255
871161
2858
em paralelo, em tempo real.
14:46
That is the definition
of a biological computer,
256
874019
3086
Essa é a definição
de um computador biológico,
14:49
interacting by brain activity
and achieving a motor goal.
257
877105
4542
que interage pela atividade cerebral
e atinge um alvo motor.
14:53
Where is this going?
258
881647
1889
Aonde isso vai dar?
14:55
We have no idea.
259
883536
2585
Não faço ideia.
14:58
We're just scientists.
260
886121
1800
Somos apenas cientistas.
14:59
(Laughter)
261
887921
1297
(Risos)
15:01
We are paid to be children,
262
889218
2556
Somos pagos para sermos crianças,
15:03
to basically go to the edge
and discover what is out there.
263
891774
3990
para essencialmente irmos ao limite
e descobrir o que está ali.
15:07
But one thing I know:
264
895764
1686
Mas sei de uma coisa:
15:09
One day, in a few decades,
265
897450
2185
Um dia, dentro de poucas décadas,
15:11
when our grandchildren
surf the Net just by thinking,
266
899635
3522
quando nossos netos surfarem
a internet apenas com o pensamento,
15:15
or a mother donates her eyesight
to an autistic kid who cannot see,
267
903157
4318
ou quando uma mãe doar sua visão
a um filho autista que não pode enxergar,
15:19
or somebody speaks because
of a brain-to-brain bypass,
268
907475
2928
ou alguém falar devido a
um atalho cérebro-cérebro,
15:22
some of you will remember
that it all started on a winter afternoon
269
910403
6327
alguns de vocês lembrarão
que tudo começou numa tarde de inverno
15:28
in a Brazilian soccer field
with an impossible kick.
270
916730
3772
num campo de futebol brasileiro
com um chute impossível.
15:32
Thank you.
271
920502
1996
Obrigado.
15:34
(Applause)
272
922498
5665
(Aplausos)
15:43
Thank you.
273
931962
3260
15:59
Bruno Giussani: Miguel,
thank you for sticking to your time.
274
947440
3564
Bruno Giussani: Miguel,
obrigado por não ultrapassar o seu tempo.
16:03
I actually would have given you
a couple more minutes,
275
951004
2525
Na verdade eu lhe daria
mais alguns minutos,
porque há alguns pontos
que eu gostaria de detalhar,
16:05
because there are a couple of points
we want to develop, and, of course,
276
953529
3384
parece claro que os cérebros
devem ser conectados
16:08
clearly it seems that we need connected
brains to figure out where this is going.
277
956913
3897
para saber aonde vamos.
Então vamos todos nos conectar.
16:12
So let's connect all this together.
278
960810
1902
16:14
So if I'm understanding correctly,
279
962712
1669
Se eu entendi corretamente,
um dos macacos recebe um sinal
16:16
one of the monkeys
is actually getting a signal
280
964381
2499
16:18
and the other monkey
is reacting to that signal
281
966880
2266
e o outro macaco reage àquele sinal
16:21
just because the first one is receiving it
and transmitting the neurological impulse.
282
969146
4485
porque o primeiro o recebe
e transmite o impulso neurológico.
Miguel Nicolelis:
Não, é um pouco diferente.
16:25
Miguel Nicolelis:
No, it's a little different.
283
973631
2224
Nenhum macaco sabe da existência
dos outros dois.
16:27
No monkey knows of the existence
of the other two monkeys.
284
975855
2891
16:30
They are getting a visual feedback in 2D,
285
978746
2936
Eles recebem um feedback visual em 2D,
16:33
but the task they have
to accomplish is 3D.
286
981682
2673
mas eles devem realizar a tarefa em 3D.
16:36
They have to move an arm
in three dimensions.
287
984355
2599
Eles têm que movimentar um braço
em três dimensões.
16:38
But each monkey is only getting
the two dimensions on the video screen
288
986954
3402
Mas cada macaco recebe apenas
as duas dimensões na tela do vídeo
16:42
that the monkey controls.
289
990356
1776
que os macacos controlam.
16:44
And to get that thing done,
290
992132
3018
E para que isso seja feito,
deve ter pelo menos dois macacos
que sincronizem seus cérebros,
16:47
you need at least two monkeys
to synchronize their brains,
291
995150
2814
16:49
but the ideal is three.
292
997964
1771
mas o ideal é três.
Descobrimos que quando um macaco
começa a fazer corpo mole,
16:51
So what we found out is that
when one monkey starts slacking down,
293
999735
3616
16:55
the other two monkeys
enhance their performance
294
1003351
2611
os outros dois melhoram seus desempenhos
16:57
to get the guy to come back,
295
1005962
1982
para fazer o cara voltar a cooperar,
16:59
so this adjusts dynamically,
296
1007944
2106
de modo que há um ajuste dinâmico,
17:02
but the global synchrony remains the same.
297
1010050
4349
mas a sintonia global continua a mesma.
17:06
Now, if you flip
without telling the monkey
298
1014399
2624
Agora, se não se informar aos macacos
17:09
the dimensions that each brain
has to control,
299
1017023
2298
a dimensão que cada cérebro
deve controlar,
17:11
like this guy is controlling x and y,
300
1019321
2299
como este cara que controla x e y,
17:13
but he should be controlling now y and z,
301
1021620
2415
mas que deveria estar controlando y e z,
17:16
instantaneously, that animal's brain
forgets about the old dimensions
302
1024035
4783
imediatamente, o cérebro do animal
esquece as dimensões antigas
17:20
and it starts concentrating
on the new dimensions.
303
1028818
2518
e passa a se concentrar
nas novas dimensões.
17:23
So what I need to say is
that no Turing machine,
304
1031336
3287
Preciso dizer que não existe
uma máquina de Turing,
17:26
no computer can predict
what a brain net will do.
305
1034623
4202
nenhum computador pode prever
o que uma rede cerebral fará.
17:30
So we will absorb technology
as part of us.
306
1038825
2381
Logo, absorveremos tecnologias
como parte de nós.
17:33
Technology will never absorb us.
307
1041206
2609
As tecnologias nunca irão nos absorver.
17:35
It's simply impossible.
308
1043815
2641
É simplesmente impossível.
17:38
BG: How many times have you tested this?
309
1046456
3050
BG: Quantas vezes isso foi testado?
17:41
And how many times
have you succeeded versus failed?
310
1049506
2545
E quantas vezes houve sucesso?
Quantas vezes houve fracasso?
17:44
MN: Oh, tens of times.
311
1052051
2276
MN: Oh, dezenas de vezes.
17:46
With the three monkeys?
Oh, several times.
312
1054327
2238
Com os três macacos? Oh, várias vezes.
17:48
I wouldn't be able to talk about this here
unless I had done it a few times.
313
1056565
4620
Eu não falaria disso aqui
a menos que eu o tivesse feito
algumas vezes.
17:53
And I forgot to mention, because of time,
314
1061185
2601
E esqueci de mencionar, devido ao tempo,
17:55
that just three weeks ago,
a European group
315
1063786
3761
que há apenas três semanas
um grupo europeu demonstrou
17:59
just demonstrated the first
man-to-man brain-to-brain connection.
316
1067547
5090
a primeira conexão
cérebro humano-cérebro humano.
18:04
BG: And how does that play?
317
1072637
1520
BG: E como é isso?
MN: Era só um bit de informação,
18:06
MN: There was one bit of information --
big ideas start in a humble way --
318
1074157
4582
mas as grandes ideias
começam de modo tímido...
basicamente, a atividade cerebral
de um indivíduo
18:10
but basically the brain activity
of one subject
319
1078739
6363
foi transmitida a um segundo indivíduo,
tudo por tecnologias não invasivas.
18:17
was transmitted to a second object,
all non-invasive technology.
320
1085102
4206
18:21
So the first subject got a message,
like our rats, a visual message,
321
1089308
4244
O primeiro sujeito recebeu uma mensagem,
como os ratos, uma mensagem visual,
18:25
and transmitted it to the second subject.
322
1093552
2554
e a transmitiu ao segundo indivíduo.
18:28
The second subject received
a magnetic pulse in the visual cortex,
323
1096106
4482
O segundo indivíduo recebeu
um pulso magnético em seu córtex visual,
18:32
or a different pulse,
two different pulses.
324
1100588
3506
ou um pulso diferente,
dois pulsos diferentes.
18:36
In one pulse, the subject saw something.
325
1104094
2705
Em um pulso, o indivíduo via algo.
18:38
On the other pulse,
he saw something different.
326
1106799
2136
No outro pulso, ele via algo diferente.
18:40
And he was able to verbally indicate
327
1108935
1983
E ele era capaz de indicar verbalmente
18:42
what was the message
the first subject was sending
328
1110918
3040
qual era a mensagem que
o primeiro sujeito mandara
18:45
through the Internet across continents.
329
1113958
2895
pela internet, entre continentes.
18:48
Moderator: Wow.
Okay, that's where we are going.
330
1116853
2519
Moderador: Uau.
Certo, é para onde estamos indo.
Essa é a próxima Palestra TED
na próxima conferência.
18:51
That's the next TED Talk
at the next conference.
331
1119372
2317
18:53
Miguel Nicolelis, thank you.
MN: Thank you, Bruno. Thank you.
332
1121689
2907
Miguel Nicolelis, obrigado.
MN: Obrigado, Bruno. Obrigado.
Translated by Ruy Lopes Pereira
Reviewed by Wanderley Jesus

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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