TEDMED 2012
Miguel Nicolelis: A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really.
Miguel Nicolelis : Un singe qui contrôle un robot avec sa pensée. Oui, c'est vrai.
Filmed:
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Peut-on utiliser notre cerveau pour contrôler directement des machines -- sans avoir besoin d'un corps pour faire l'intermédiaire ? Miguel Nicolelis présente une expérience étonnante, par laquelle un singe intelligent situé aux États-Unis apprend à contrôler un singe avatar, puis un bras-robot situé au Japon, uniquement à l'aide de sa pensée. Cette recherche a de vastes implications pour les quadraplégiques -- et peut-être pour nous tous. (Filmé à TEDMED 2012.)
Miguel Nicolelis - Neuroscientist
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface. Full bio
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface. Full bio
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00:16
The kind of neuroscience that I do and my colleagues do
0
330
2851
Le genre de neurosciences à laquelle
mes collègues et moi nous nous consacrons,
mes collègues et moi nous nous consacrons,
00:19
is almost like the weatherman.
1
3181
2166
est presque comme le présentateur de la météo.
00:21
We are always chasing storms.
2
5347
3516
On est à la recherche d'orages
en permanence.
en permanence.
00:24
We want to see and measure storms -- brainstorms, that is.
3
8863
4883
On veut voir et mesurer des orages -- c'est-à-dire des orages de cerveau -- ou brainstorm.
00:29
And we all talk about brainstorms in our daily lives,
4
13746
2768
Et on parle tous de brainstorming
00:32
but we rarely see or listen to one.
5
16514
3450
au quotidien, mais on en voit
ou en écoute rarement un.
ou en écoute rarement un.
00:35
So I always like to start these talks
6
19964
1634
Alors j'aime bien commencer ces discours
00:37
by actually introducing you to one of them.
7
21598
2982
en en présentant un.
00:40
Actually, the first time we recorded more than one neuron --
8
24580
3427
En fait, la première fois qu'on a enregistré
plus d'un neurone --
plus d'un neurone --
00:43
a hundred brain cells simultaneously --
9
28007
2223
une centaine de cellules cérébrales en même temps --
00:46
we could measure the electrical sparks
10
30230
2469
on a pu mesurer les étincelles électriques
00:48
of a hundred cells in the same animal,
11
32699
2680
d'une centaine de cellules dans le même animal,
00:51
this is the first image we got,
12
35379
1802
voici la première image qu'on a obtenue,
00:53
the first 10 seconds of this recording.
13
37181
2315
les 10 premières secondes
de cet enregistrement.
de cet enregistrement.
00:55
So we got a little snippet of a thought,
14
39496
3351
Donc on a obtenu un petit fragment de pensée,
00:58
and we could see it in front of us.
15
42847
2905
qu'on pouvait voir devant nos yeux.
01:01
I always tell the students
16
45752
1012
Je dis tout le temps aux étudiants
01:02
that we could also call neuroscientists some sort of astronomer,
17
46764
4106
qu'on pourrait aussi appeler les neuro-scientifiques des astronomes d'une certaine sorte,
01:06
because we are dealing with a system
18
50870
1626
parce qu'on a affaire à un système
01:08
that is only comparable in terms of number of cells
19
52496
2917
qui est uniquement comparable
en termes de nombre de cellules
en termes de nombre de cellules
01:11
to the number of galaxies that we have in the universe.
20
55413
2936
au nombre de galaxies dans l'univers.
01:14
And here we are, out of billions of neurons,
21
58349
3030
Et nous y voilà, enregistrant il y a 10 ans
01:17
just recording, 10 years ago, a hundred.
22
61379
2818
une centaine de neurones
sur les milliards qui existent.
sur les milliards qui existent.
01:20
We are doing a thousand now.
23
64197
1583
Maintenant, on en enregistre un millier.
01:21
And we hope to understand something fundamental about our human nature.
24
65780
5400
Et on espère comprendre quelque chose
de fondamental sur notre nature humaine.
de fondamental sur notre nature humaine.
01:27
Because, if you don't know yet,
25
71180
1932
Parce que, au cas où vous ne le sauriez pas déjà,
01:29
everything that we use to define what human nature is comes from these storms,
26
73112
5250
tout ce qu'on utilise pour définir ce qu'est
la nature humaine vient de ces orages,
la nature humaine vient de ces orages,
01:34
comes from these storms that roll over the hills and valleys of our brains
27
78362
4651
de ces orages qui éclatent sur les collines
et les vallées de nos cerveaux
et les vallées de nos cerveaux
01:38
and define our memories, our beliefs,
28
83013
3885
et définissent nos souvenirs, nos croyances,
01:42
our feelings, our plans for the future.
29
86898
2700
nos sentiments, nos plans pour le futur.
01:45
Everything that we ever do,
30
89598
2398
Tout ce qu'on a fait jusqu'ici,
01:47
everything that every human has ever done, do or will do,
31
91996
5067
tout ce que chaque être humain a fait, fait ou fera,
01:52
requires the toil of populations of neurons producing these kinds of storms.
32
97063
5434
nécessite le dur labeur de populations entières de neurones qui produisent ce genre d'orages.
01:58
And the sound of a brainstorm, if you've never heard one,
33
102497
2483
Et le son d'un orage de cerveau, au cas où
vous n'en avez jamais entendu un,
vous n'en avez jamais entendu un,
02:00
is somewhat like this.
34
104980
3349
ça ressemble à ça.
02:04
You can put it louder if you can.
35
108329
3146
On peut monter le son si vous voulez.
02:07
My son calls this "making popcorn while listening to a badly-tuned A.M. station."
36
111475
6403
Mon fils appelle ça "faire du popcorn en écoutant une station de radio grandes ondes mal réglée."
02:13
This is a brain.
37
117878
1485
Ceci est un cerveau.
02:15
This is what happens when you route these electrical storms to a loudspeaker
38
119363
3434
Voici ce qui arrive quand on branche
ces orages électriques à des enceintes
ces orages électriques à des enceintes
02:18
and you listen to a hundred brain cells firing,
39
122797
2866
et qu'on écoute une centaine de cellules
du cerveau s'activer,
du cerveau s'activer,
02:21
your brain will sound like this -- my brain, any brain.
40
125663
4622
votre cerveau va faire ce genre de bruit
-- mon cerveau, n'importe quel cerveau.
-- mon cerveau, n'importe quel cerveau.
02:26
And what we want to do as neuroscientists in this time
41
130285
3762
Et nous, neuroscientifiques,
ce qu'on veut faire à cet instant,
ce qu'on veut faire à cet instant,
02:29
is to actually listen to these symphonies, these brain symphonies,
42
134047
5350
c'est écouter ces symphonies,
ces symphonies de cerveau,
ces symphonies de cerveau,
02:35
and try to extract from them the messages they carry.
43
139397
3400
et essayer d'en extraire
les messages qu'elles contiennent.
les messages qu'elles contiennent.
02:38
In particular, about 12 years ago
44
142797
2851
En particulier, il y a environ 12 ans,
02:41
we created a preparation that we named brain-machine interfaces.
45
145648
3048
nous avons créé une préparation que nous avons appelée interfaces cerveau-machine.
02:44
And you have a scheme here that describes how it works.
46
148696
2702
Et voici un schéma qui montre
comment ça marche.
comment ça marche.
02:47
The idea is, let's have some sensors that listen to these storms, this electrical firing,
47
151398
5566
L'idée c'est d'avoir des senseurs qui écoutent
ces orages, ces incendies électriques,
ces orages, ces incendies électriques,
02:52
and see if you can, in the same time that it takes
48
156964
3082
et voir si on peut, pendant le temps
que ça prend
que ça prend
02:55
for this storm to leave the brain and reach the legs or the arms of an animal --
49
160046
4969
à cet orage pour quitter le cerveau
et atteindre les jambes ou les bras d'un animal
et atteindre les jambes ou les bras d'un animal
03:00
about half a second --
50
165015
2864
-- environ une demi-seconde --
03:03
let's see if we can read these signals,
51
167879
2351
voir si on peut lire ces signaux,
03:06
extract the motor messages that are embedded in it,
52
170230
3400
extraire les messages moteurs
qui y sont intégrés,
qui y sont intégrés,
03:09
translate it into digital commands
53
173630
2272
les traduire en commandes digitales
03:11
and send it to an artificial device
54
175902
1886
et les envoyer à un équipement artificiel
03:13
that will reproduce the voluntary motor wheel of that brain in real time.
55
177788
5893
qui reproduira la roue motrice volontaire
de ce cerveau en temps réel.
de ce cerveau en temps réel.
03:19
And see if we can measure how well we can translate that message
56
183681
3848
Et voir si on peut mesurer la qualité
de la traduction de ce message
de la traduction de ce message
03:23
when we compare to the way the body does that.
57
187529
3518
en le comparant à la manière
dont le corps se comporte.
dont le corps se comporte.
03:26
And if we can actually provide feedback,
58
191047
2866
Et si on arrive à fournir un retour,
03:29
sensory signals that go back from this robotic, mechanical, computational actuator
59
193913
5734
des signaux sensoriels qui vont de cet
équipement informatique, robotique, mécanique
équipement informatique, robotique, mécanique
03:35
that is now under the control of the brain,
60
199647
2251
qui est maintenant
sous l'emprise du cerveau,
sous l'emprise du cerveau,
03:37
back to the brain,
61
201898
1311
vers le cerveau,
03:39
how the brain deals with that,
62
203209
2121
comment le cerveau se comporte,
03:41
of receiving messages from an artificial piece of machinery.
63
205330
4901
quand il reçoit des messages
d'une machine artificielle.
d'une machine artificielle.
03:46
And that's exactly what we did 10 years ago.
64
210231
2321
Et c'est exactement
ce qu'on a fait il y a 10 ans.
ce qu'on a fait il y a 10 ans.
03:48
We started with a superstar monkey called Aurora
65
212552
2961
On a commencé avec un singe superstar
qui s'appelle Aurora
qui s'appelle Aurora
03:51
that became one of the superstars of this field.
66
215513
2468
et qui est devenu
une des superstars dans ce domaine.
une des superstars dans ce domaine.
03:53
And Aurora liked to play video games.
67
217981
2299
Aurora aimait jouer aux jeux vidéo.
03:56
As you can see here,
68
220280
1373
Comme vous pouvez le voir ici,
03:57
she likes to use a joystick, like any one of us, any of our kids, to play this game.
69
221653
4944
elle aime utiliser un joystick, comme nous tous, comme tous nos enfants, pour jouer à ce jeu.
04:02
And as a good primate, she even tries to cheat before she gets the right answer.
70
226597
4671
Et en bon primate, elle essaie même
de tricher avant d'obtenir la bonne réponse.
de tricher avant d'obtenir la bonne réponse.
04:07
So even before a target appears that she's supposed to cross
71
231268
4283
Alors, avant même que n'apparaisse une cible qu'elle est censée marquer d'une croix
04:11
with the cursor that she's controlling with this joystick,
72
235551
2850
à l'aide du curseur qu'elle contrôle avec le joystick,
04:14
Aurora is trying to find the target, no matter where it is.
73
238401
3951
Aurora essaie de trouver la cible,
peu importe où elle est.
peu importe où elle est.
04:18
And if she's doing that,
74
242352
1469
Et si elle fait ça,
04:19
because every time she crosses that target with the little cursor,
75
243821
3314
c'est parce que chaque fois qu'elle marque
d'une croix cette cible avec le curseur,
d'une croix cette cible avec le curseur,
04:23
she gets a drop of Brazilian orange juice.
76
247135
2950
on lui donne une goutte
de jus d'orange du Brésil.
de jus d'orange du Brésil.
04:25
And I can tell you, any monkey will do anything for you
77
250085
2950
Et je peux vous dire que n'importe quel singe
fait tout ce que vous voulez
fait tout ce que vous voulez
04:28
if you get a little drop of Brazilian orange juice.
78
253035
3100
tant que vous lui donnez une goutte
de jus d'orange du Brésil.
de jus d'orange du Brésil.
04:32
Actually any primate will do that.
79
256135
2731
En fait, c'est vrai pour n'importe quel primate.
04:34
Think about that.
80
258866
1334
Pensez-y.
04:36
Well, while Aurora was playing this game, as you saw,
81
260200
3400
Alors pendant qu'Aurora jouait à ce jeu,
comme vous venez de le voir,
comme vous venez de le voir,
04:39
and doing a thousand trials a day
82
263600
2435
faisant un millier de tentatives par jour
04:41
and getting 97 percent correct and 350 milliliters of orange juice,
83
266035
3883
et obtenant 97% de réponses correctes
et 350 millilitres de jus d'orange,
et 350 millilitres de jus d'orange,
04:45
we are recording the brainstorms that are produced in her head
84
269918
3399
on enregistrait les orages de cerveau
qui se produisaient dans sa tête
qui se produisaient dans sa tête
04:49
and sending them to a robotic arm
85
273317
1647
et on les envoyait à un bras robotique
04:50
that was learning to reproduce the movements that Aurora was making.
86
274964
3871
qui apprenait à reproduire
les mouvements d'Aurora.
les mouvements d'Aurora.
04:54
Because the idea was to actually turn on this brain-machine interface
87
278835
3783
Parce que l'idée était en fait de faire fonctionner
cette interface entre le cerveau et la machine
cette interface entre le cerveau et la machine
04:58
and have Aurora play the game just by thinking,
88
282618
4700
afin qu'Aurora puisse jouer
en ne faisant que penser,
en ne faisant que penser,
05:03
without interference of her body.
89
287318
2617
sans interférence avec son corps.
05:05
Her brainstorms would control an arm
90
289935
2916
Ses orages de cerveau contrôleraient un bras
05:08
that would move the cursor and cross the target.
91
292851
2709
qui ferait bouger le curseur et
marquerait la cible d'une croix.
marquerait la cible d'une croix.
05:11
And to our shock, that's exactly what Aurora did.
92
295560
3191
Et à notre grande surprise,
c'est exactement ce qu'Aurora a fait.
c'est exactement ce qu'Aurora a fait.
05:14
She played the game without moving her body.
93
298751
4200
Elle a joué à ce jeu
sans bouger son corps.
sans bouger son corps.
05:18
So every trajectory that you see of the cursor now,
94
302951
2237
Alors la trajectoire du curseur
que vous voyez maintenant,
que vous voyez maintenant,
05:21
this is the exact first moment she got that.
95
305188
3212
est exactement le premier mouvement
qu'elle a fait.
qu'elle a fait.
05:24
That's the exact first moment
96
308400
1784
C'est l'instant même
05:26
a brain intention was liberated from the physical domains of a body of a primate
97
310184
6767
où l'intention du cerveau a été libérée
du domaine physique du corps d'un primate
du domaine physique du corps d'un primate
05:32
and could act outside, in that outside world,
98
316951
3700
et a pu agir à l'extérieur,
dans ce monde extérieur,
dans ce monde extérieur,
05:36
just by controlling an artificial device.
99
320651
2966
en contrôlant simplement
un équipement artificiel.
un équipement artificiel.
05:39
And Aurora kept playing the game, kept finding the little target
100
323617
4917
Et Aurora a continué à jouer,
a continué à trouver la petite cible
a continué à trouver la petite cible
05:44
and getting the orange juice that she wanted to get, that she craved for.
101
328534
3917
et a continué à obtenir le jus d'orange
qu'elle souhaitait, auquel elle aspirait.
qu'elle souhaitait, auquel elle aspirait.
05:48
Well, she did that because she, at that time, had acquired a new arm.
102
332451
6701
Elle a continué parce qu'à ce moment-là,
elle avait un nouveau bras.
elle avait un nouveau bras.
05:55
The robotic arm that you see moving here 30 days later,
103
339152
2963
Le bras robotique que vous voyez
bouger ici 30 jours plus tard,
bouger ici 30 jours plus tard,
05:58
after the first video that I showed to you,
104
342115
2686
après la première vidéo
que je vous ai montrée,
que je vous ai montrée,
06:00
is under the control of Aurora's brain
105
344801
2650
et sous le contrôle du cerveau d'Aurora
06:03
and is moving the cursor to get to the target.
106
347451
3168
et qui déplace le curseur
pour atteindre la cible.
pour atteindre la cible.
06:06
And Aurora now knows that she can play the game with this robotic arm,
107
350619
3899
Aurora sait maintenant qu'elle peut jouer
à ce jeu en utilisant ce bras robotique,
à ce jeu en utilisant ce bras robotique,
06:10
but she has not lost the ability to use her biological arms to do what she pleases.
108
354518
5716
mais elle n'a pas pour autant perdu
sa capacité à utiliser son bras biologique
pour faire ce qui lui plaît.
sa capacité à utiliser son bras biologique
pour faire ce qui lui plaît.
06:16
She can scratch her back, she can scratch one of us, she can play another game.
109
360234
4067
Elle peut se gratter le dos, elle peut gratter
l'un d'entre-nous, et peut jouer à un autre jeu.
l'un d'entre-nous, et peut jouer à un autre jeu.
06:20
By all purposes and means,
110
364301
1600
À toute fin utile et par tous les moyens,
06:21
Aurora's brain has incorporated that artificial device
111
365901
4116
le cerveau d'Aurora s'est approprié
cet équipement artificiel
cet équipement artificiel
06:25
as an extension of her body.
112
370017
2750
comme une extension de son corps.
06:28
The model of the self that Aurora had in her mind
113
372767
3533
La perception qu'Aurora
avait d'elle-même à l'esprit
avait d'elle-même à l'esprit
06:32
has been expanded to get one more arm.
114
376300
4084
s'est trouvée modifiée par l'addition
d'un bras supplémentaire.
d'un bras supplémentaire.
06:36
Well, we did that 10 years ago.
115
380384
2350
Eh bien, on a fait ça il y a 10 ans.
06:38
Just fast forward 10 years.
116
382734
2833
Nous allons avancer de 10 ans.
06:41
Just last year we realized that you don't even need to have a robotic device.
117
385567
4983
L'année dernière, on a réalisé qu'on n'a
même pas besoin d'un équipement robotique.
même pas besoin d'un équipement robotique.
06:46
You can just build a computational body, an avatar, a monkey avatar.
118
390550
5484
Il suffit de créer un corps virtuel,
un avatar, un singe avatar.
un avatar, un singe avatar.
06:51
And you can actually use it for our monkeys to either interact with them,
119
396034
4250
Et en fait on peut l'utiliser
soit pour interagir avec nos singes
soit pour interagir avec nos singes
06:56
or you can train them to assume in a virtual world
120
400284
4439
soit pour les entraîner à s'approprier,
dans un monde virtuel,
dans un monde virtuel,
07:00
the first-person perspective of that avatar
121
404723
3044
la perspective de cet avatar lui-même
07:03
and use her brain activity to control the movements of the avatar's arms or legs.
122
407767
5651
et utiliser leur activité cérébrale pour contrôler
le mouvement des bras ou des jambes de l'avatar.
le mouvement des bras ou des jambes de l'avatar.
07:09
And what we did basically was to train the animals
123
413418
2766
En gros ce qu'on a fait,
c'est entraîner les animaux
c'est entraîner les animaux
07:12
to learn how to control these avatars
124
416184
3050
à apprendre comment contrôler ces avatars
07:15
and explore objects that appear in the virtual world.
125
419234
3899
et examiner des objets qui apparaissent
dans le monde virtuel.
dans le monde virtuel.
07:19
And these objects are visually identical,
126
423133
2301
Et ces objets sont visuellement identiques
07:21
but when the avatar crosses the surface of these objects,
127
425434
3883
mais quand l'avatar touche
la surface de ces objets,
la surface de ces objets,
07:25
they send an electrical message that is proportional to the microtactile texture of the object
128
429317
6400
ils envoient un message électrique qui est proportionnel à la texture micro tactile de l'objet
07:31
that goes back directly to the monkey's brain,
129
435717
4016
qui est envoyé directement
au cerveau du singe,
au cerveau du singe,
07:35
informing the brain what it is the avatar is touching.
130
439733
5052
informant ainsi le cerveau
de ce que l'avatar touche.
de ce que l'avatar touche.
07:40
And in just four weeks, the brain learns to process this new sensation
131
444785
4765
Et en seulement quatre semaines, le cerveau apprend à incorporer cette nouvelle sensation
07:45
and acquires a new sensory pathway -- like a new sense.
132
449550
6434
et acquiert un nouveau chemin sensoriel
-- comme un nouveau sens.
-- comme un nouveau sens.
07:51
And you truly liberate the brain now
133
455984
2416
À ce stade, on libère réellement le cerveau
07:54
because you are allowing the brain to send motor commands to move this avatar.
134
458400
4384
parce qu'on lui permet d'envoyer des commandes motrices afin de déplacer cet avatar.
07:58
And the feedback that comes from the avatar is being processed directly by the brain
135
462784
5000
Et le feedback qui vient de l'avatar
est traité directement par le cerveau
est traité directement par le cerveau
08:03
without the interference of the skin.
136
467784
2433
sans interférence de la peau.
08:06
So what you see here is this is the design of the task.
137
470217
2534
Ce que vous voyez ici,
c'est la conception de la tâche.
c'est la conception de la tâche.
08:08
You're going to see an animal basically touching these three targets.
138
472751
4250
Vous allez voir un animal qui touche
tout simplement ces trois cibles.
tout simplement ces trois cibles.
08:12
And he has to select one because only one carries the reward,
139
477001
4349
Et il doit en sélectionner une car seule l'une
d'entre elles donne droit à une récompense,
d'entre elles donne droit à une récompense,
08:17
the orange juice that they want to get.
140
481350
1867
le jus d'orange qu'il veut obtenir.
08:19
And he has to select it by touch using a virtual arm, an arm that doesn't exist.
141
483217
5633
Et il doit la sélectionner en utilisant
un bras virtuel, un bras qui n'existe pas.
un bras virtuel, un bras qui n'existe pas.
08:24
And that's exactly what they do.
142
488850
2000
Et c'est exactement ce qu'il fait.
08:26
This is a complete liberation of the brain
143
490850
3435
C'est une libération totale du cerveau
08:30
from the physical constraints of the body and the motor in a perceptual task.
144
494285
4282
des contraintes physiques du corps
et de la motricité pour une tâche conceptuelle.
et de la motricité pour une tâche conceptuelle.
08:34
The animal is controlling the avatar to touch the targets.
145
498567
4167
L'animal contrôle l'avatar
pour atteindre les cibles.
pour atteindre les cibles.
08:38
And he's sensing the texture by receiving an electrical message directly in the brain.
146
502734
5651
Et il ressent la texture grâce à la réception d'un message électrique directement dans le cerveau.
08:44
And the brain is deciding what is the texture associated with the reward.
147
508385
3883
Et le cerveau décide quelle texture
associer à la récompense.
associer à la récompense.
08:48
The legends that you see in the movie don't appear for the monkey.
148
512268
3832
Le singe ne voit pas la légende
que vous voyez dans la vidéo.
que vous voyez dans la vidéo.
08:52
And by the way, they don't read English anyway,
149
516100
2484
Et de toute façon, les singes ne parlent pas anglais,
08:54
so they are here just for you to know that the correct target is shifting position.
150
518584
5216
donc elle est là uniquement pour que vous
sachiez que la bonne cible change de position.
sachiez que la bonne cible change de position.
08:59
And yet, they can find them by tactile discrimination,
151
523800
3934
Et ils arrivent à la trouver
grâce à la reconnaissance tactile,
grâce à la reconnaissance tactile,
09:03
and they can press it and select it.
152
527734
3217
et ils arrivent à appuyer sur la cible
et à la sélectionner.
et à la sélectionner.
09:06
So when we look at the brains of these animals,
153
530951
2682
Alors quand on regarde
le cerveau de ces animaux,
le cerveau de ces animaux,
09:09
on the top panel you see the alignment of 125 cells
154
533633
3667
sur le panneau du haut, on voit
l'alignement de 125 cellules
l'alignement de 125 cellules
09:13
showing what happens with the brain activity, the electrical storms,
155
537300
4201
qui exposent l'activité cérébrale,
les orages électriques,
les orages électriques,
09:17
of this sample of neurons in the brain
156
541501
2067
de cet échantillon de neurones du cerveau
09:19
when the animal is using a joystick.
157
543568
2116
quand l'animal utilise un joystick.
09:21
And that's a picture that every neurophysiologist knows.
158
545684
2600
Et c'est une photo
que tout neurophysiologue connaît.
que tout neurophysiologue connaît.
09:24
The basic alignment shows that these cells are coding for all possible directions.
159
548284
5183
L'alignement basique montre que ces cellules
ont un code pour toutes les directions possibles.
ont un code pour toutes les directions possibles.
09:29
The bottom picture is what happens when the body stops moving
160
553467
5683
La photo du bas montre ce qui se passe
quand le corps est immobile
quand le corps est immobile
09:35
and the animal starts controlling either a robotic device or a computational avatar.
161
559150
6134
et que l'animal commence à contrôler soit
un appareil robotique, soit un avatar informatique.
un appareil robotique, soit un avatar informatique.
09:41
As fast as we can reset our computers,
162
565284
3066
Aussi vite qu'on arrive
à redémarrer nos ordinateurs,
à redémarrer nos ordinateurs,
09:44
the brain activity shifts to start representing this new tool,
163
568350
5818
l'activité cérébrale se modifie
pour représenter ce nouvel outil,
pour représenter ce nouvel outil,
09:50
as if this too was a part of that primate's body.
164
574168
5250
comme s'il faisait partie intégrante
du corps du primate.
du corps du primate.
09:55
The brain is assimilating that too, as fast as we can measure.
165
579418
4715
Le cerveau assimile ça aussi,
aussi vite qu'on arrive à le mesurer.
aussi vite qu'on arrive à le mesurer.
10:00
So that suggests to us that our sense of self
166
584133
3618
Donc cela suggère que la perception
que nous avons de nous-mêmes
que nous avons de nous-mêmes
10:03
does not end at the last layer of the epithelium of our bodies,
167
587751
4150
ne s'arrête pas à la dernière couche
d'épithélium de notre corps,
d'épithélium de notre corps,
10:07
but it ends at the last layer of electrons of the tools that we're commanding with our brains.
168
591901
5718
elle prend fin avec la dernière couche d'électrons des outils que nous contrôlons avec notre cerveau.
10:13
Our violins, our cars, our bicycles, our soccer balls, our clothing --
169
597619
4764
Nos violons, nos voitures, nos vélos,
nos ballons de football, nos vêtements --
nos ballons de football, nos vêtements --
10:18
they all become assimilated by this voracious, amazing, dynamic system called the brain.
170
602383
6851
tous sont assimilés par cet incroyable et vorace système dynamique qu'on appelle le cerveau.
10:25
How far can we take it?
171
609234
1699
Jusqu'où peut-on aller ?
10:26
Well, in an experiment that we ran a few years ago, we took this to the limit.
172
610933
4218
Eh bien, lors d'une expérience que
nous avons menée il y a quelques années,
on est allé jusqu'au bout.
nous avons menée il y a quelques années,
on est allé jusqu'au bout.
10:31
We had an animal running on a treadmill
173
615151
2482
Un animal courait sur un tapis de course
10:33
at Duke University on the East Coast of the United States,
174
617633
2267
à l'Université de Duke
sur la côte Est des États-Unis,
sur la côte Est des États-Unis,
10:35
producing the brainstorms necessary to move.
175
619900
2700
et produisait les orages de cerveau
nécessaires au mouvement.
nécessaires au mouvement.
10:38
And we had a robotic device, a humanoid robot,
176
622600
4091
Et on avait disposé un appareil robotique,
un robot humanoïde,
un robot humanoïde,
10:42
in Kyoto, Japan at ATR Laboratories
177
626691
2394
à Kyoto, au Japon,
dans les laboratoires ATR
dans les laboratoires ATR
10:44
that was dreaming its entire life to be controlled by a brain,
178
629085
6094
qui rêvait depuis toujours
d'être contrôlé par un cerveau,
d'être contrôlé par un cerveau,
10:51
a human brain, or a primate brain.
179
635179
3273
un cerveau humain,
ou un cerveau de primate.
ou un cerveau de primate.
10:54
What happens here is that the brain activity that generated the movements in the monkey
180
638452
4598
Et ce qui s'est passé, c'est qu'on a transmis
au Japon l'activité cérébrale
au Japon l'activité cérébrale
10:58
was transmitted to Japan and made this robot walk
181
643050
3467
qui générait les mouvements du singe
et on a fait marcher le robot,
et on a fait marcher le robot,
11:02
while footage of this walking was sent back to Duke,
182
646517
4067
et on a renvoyé à Duke les images
de cette marche,
de cette marche,
11:06
so that the monkey could see the legs of this robot walking in front of her.
183
650584
5233
afin que le singe puisse voir les jambes
de ce robot marcher face à elle.
de ce robot marcher face à elle.
11:11
So she could be rewarded, not by what her body was doing
184
655817
4067
Ainsi elle pouvait être récompensée,
non pas pour ce que son corps faisait
non pas pour ce que son corps faisait
11:15
but for every correct step of the robot on the other side of the planet
185
659884
4961
mais pour chaque pas correct du robot
à l'autre bout de la planète,
à l'autre bout de la planète,
11:20
controlled by her brain activity.
186
664845
2609
contrôlé à l'aide son activité cérébrale.
11:23
Funny thing, that round trip around the globe took 20 milliseconds less
187
667454
7118
Ce qui est amusant, c'est que cet aller-retour
d'un point à l'autre du globe a pris
20 millisecondes de moins
d'un point à l'autre du globe a pris
20 millisecondes de moins
11:30
than it takes for that brainstorm to leave its head, the head of the monkey,
188
674572
4150
que le temps nécessaire à l'orage de cerveau
pour quitter la tête, la tête du singe,
pour quitter la tête, la tête du singe,
11:34
and reach its own muscle.
189
678722
3870
et atteindre son propre muscle.
11:38
The monkey was moving a robot that was six times bigger, across the planet.
190
682592
6030
Le singe déplaçait un robot qui était six fois
plus gros, à l'autre bout de la planète.
plus gros, à l'autre bout de la planète.
11:44
This is one of the experiments in which that robot was able to walk autonomously.
191
688622
6400
C'est l'une des expériences durant laquelle
ce robot a réussi à marcher de manière autonome,
ce robot a réussi à marcher de manière autonome,
11:50
This is CB1 fulfilling its dream in Japan
192
695022
5267
Il s'agit de CB1 accomplissant
son rêve au Japon
son rêve au Japon
11:56
under the control of the brain activity of a primate.
193
700289
3700
sous le contrôle de l'activité cérébrale
d'un primate.
d'un primate.
11:59
So where are we taking all this?
194
703989
1989
Mais que va-t-on faire de tout ça ?
12:01
What are we going to do with all this research,
195
705978
2343
Que va-t-on faire grâce à cette recherche,
12:04
besides studying the properties of this dynamic universe that we have between our ears?
196
708321
5668
si ce n'est étudier les propriétés de cet univers dynamique qui est entre nos oreilles ?
12:09
Well the idea is to take all this knowledge and technology
197
713989
4833
Eh bien l'idée, grâce à ce savoir
et cette technologie
et cette technologie
12:14
and try to restore one of the most severe neurological problems that we have in the world.
198
718822
5484
c'est d'essayer de résoudre un des problèmes neurologiques les plus graves qui existent.
12:20
Millions of people have lost the ability to translate these brainstorms
199
724306
4583
Des millions de personnes perdent leur capacité
à traduire ces orages de cerveau
à traduire ces orages de cerveau
12:24
into action, into movement.
200
728889
2116
en action, en mouvement.
12:26
Although their brains continue to produce those storms and code for movements,
201
731005
5234
Bien que leur cerveau continue à produire
ces orages et codes pour les mouvements,
ces orages et codes pour les mouvements,
12:32
they cannot cross a barrier that was created by a lesion on the spinal cord.
202
736239
5167
ils n'arrivent pas à franchir la barrière
créée par une lésion à la moelle épinière.
créée par une lésion à la moelle épinière.
12:37
So our idea is to create a bypass,
203
741406
2450
Alors notre idée est
de créer un détour,
de créer un détour,
12:39
is to use these brain-machine interfaces to read these signals,
204
743856
4032
d'utiliser ces interfaces cerveau-machine
pour lire ces signaux,
pour lire ces signaux,
12:43
larger-scale brainstorms that contain the desire to move again,
205
747888
4050
des orages de cerveau à grande échelle qui contiennent le désir de bouger à nouveau,
12:47
bypass the lesion using computational microengineering
206
751938
3969
de contourner la lésion en utilisant
un micro-procédé informatique
un micro-procédé informatique
12:51
and send it to a new body, a whole body called an exoskeleton,
207
755907
7114
et de l'envoyer à un corps nouveau,
un corps entier appelé exosquelette,
un corps entier appelé exosquelette,
12:58
a whole robotic suit that will become the new body of these patients.
208
763021
5567
un costume robotique entier qui deviendra
le nouveau corps de ces patients.
le nouveau corps de ces patients.
13:04
And you can see an image produced by this consortium.
209
768588
4126
Et vous voyez une image
produite par ce consortium.
produite par ce consortium.
13:08
This is a nonprofit consortium called the Walk Again Project
210
772714
4059
Il s'agit d'un consortium sans but lucratif,
appelé le Projet Marcher à Nouveau,
appelé le Projet Marcher à Nouveau,
13:12
that is putting together scientists from Europe,
211
776773
2783
qui rassemble des scientifiques d'Europe,
13:15
from here in the United States, and in Brazil
212
779556
1865
d'ici aux États-Unis et du Brésil
13:17
together to work to actually get this new body built --
213
781421
4517
pour travailler à la réalisation
effective de ce nouveau corps --
effective de ce nouveau corps --
13:21
a body that we believe, through the same plastic mechanisms
214
785938
3334
un corps qui selon nous,
grâce aux mêmes mécanismes de plastique
grâce aux mêmes mécanismes de plastique
13:25
that allow Aurora and other monkeys to use these tools through a brain-machine interface
215
789272
5802
qui permettent à Aurora et à d'autres singes d'utiliser ces outils à l'aide d'une
interface cerveau-machine,
interface cerveau-machine,
13:30
and that allows us to incorporate the tools that we produce and use in our daily life.
216
795074
5630
permette d'incorporer les outils que nous fabriquons et utilisons dans notre vie courante.
13:36
This same mechanism, we hope, will allow these patients,
217
800704
3684
Nous espérons que ce même mécanisme
permettra à ces patients
permettra à ces patients
13:40
not only to imagine again the movements that they want to make
218
804388
3768
non seulement d'imaginer à nouveau
les mouvements qu'ils souhaitent faire
les mouvements qu'ils souhaitent faire
13:44
and translate them into movements of this new body,
219
808156
3207
et les traduire en mouvements
de ce nouveau corps,
de ce nouveau corps,
13:47
but for this body to be assimilated as the new body that the brain controls.
220
811363
6758
mais aussi d'assimiler ce nouveau corps contrôlé par le cerveau comme étant leur propre corps.
13:54
So I was told about 10 years ago
221
818121
3851
Alors on m'a dit il y a environ 10 ans
13:57
that this would never happen, that this was close to impossible.
222
821972
5066
que ça n'arriverait jamais,
que c'était quasiment impossible.
que c'était quasiment impossible.
14:02
And I can only tell you that as a scientist,
223
827038
2451
Et je ne peux que vous dire
en tant que scientifique,
en tant que scientifique,
14:05
I grew up in southern Brazil in the mid-'60s
224
829489
2986
que j'ai grandi dans la partie Sud
du Brésil au milieu des années 60
du Brésil au milieu des années 60
14:08
watching a few crazy guys telling [us] that they would go to the Moon.
225
832475
5048
et je regardais quelques fous
qui nous disaient qu'ils iraient sur la lune.
qui nous disaient qu'ils iraient sur la lune.
14:13
And I was five years old,
226
837523
1461
J'avais alors cinq ans,
14:14
and I never understood why NASA didn't hire Captain Kirk and Spock to do the job;
227
838984
4240
et je n'ai jamais compris pourquoi la NASA n'a pas engagé le Capitaine Kirk et Spock pour faire ça ;
14:19
after all, they were very proficient --
228
843224
2432
après tout, ils étaient des experts --
14:21
but just seeing that as a kid
229
845656
3450
mais le fait d'avoir vu ça
quand j'étais enfant
quand j'étais enfant
14:25
made me believe, as my grandmother used to tell me,
230
849106
2985
m'a porté à croire,
comme ma grand-mère me disait,
comme ma grand-mère me disait,
14:27
that "impossible is just the possible
231
852091
1845
que « ce qui est impossible est tout
simplement quelque chose de possible
simplement quelque chose de possible
14:29
that someone has not put in enough effort to make it come true."
232
853936
3904
sans que quelqu'un n'aie fait l'effort
suffisant pour que ça se réalise. »
suffisant pour que ça se réalise. »
14:33
So they told me that it's impossible to make someone walk.
233
857840
3799
Donc, on m'a dit que c'est impossible
de faire marcher quelqu'un.
de faire marcher quelqu'un.
14:37
I think I'm going to follow my grandmother's advice.
234
861639
3251
Je pense que je vais suivre
le conseil de ma grand-mère.
le conseil de ma grand-mère.
14:40
Thank you.
235
864890
1450
Merci.
14:42
(Applause)
236
866340
8029
(Applaudissements)
ABOUT THE SPEAKER
Miguel Nicolelis - NeuroscientistMiguel 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.
Miguel Nicolelis | Speaker | TED.com