Miguel Nicolelis: Brain-to-brain communication has arrived. How we did it
Miguel Nicolelis: Brein-tot-brein-communicatie is er al. Hoe we dit gedaan hebben
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
in São Paulo in Brazilië,
in São Paulo, Brazil,
that you see celebrating here
alsof hij een goal heeft gescoord,
accomplished a magnificent deed.
iets ongelofelijks volbracht.
from mid-chest to the tip of his toes
van halverwege zijn borst tot zijn tenen
that killed his brother
geleden dat zijn broer het leven kostte
that left Juliano in a wheelchair,
and on this day did something
en deed die dag iets
in the six years deemed impossible.
in die zes jaar had gezien,
World Soccer Cup here
needed to kick a ball.
die nodig waren om een bal te trappen.
He's a para-athlete right now.
Hij is nu een para-atleet.
I hope, in a couple years.
bij de Paralympische Spelen zijn.
did not rob from Juliano
Juliano niet heeft afgenomen,
for a stadium of about 75,000 people
in een stadion met zo'n 75.000 mensen
watching on TV.
30 years of basic research
op bijna 30 jaar basisonderzoek,
that we have between our ears
dat we tussen onze oren hebben,
that we have above our head
met het universum boven onze hoofden,
100 miljard elementen
through electrical brainstorms,
via elektrische hersengolven,
took 30 years to imagine in laboratories
denken in laboratoria
15 years ago, proposed in a paper
in een artikel voorstelden
that we called a brain-machine interface,
een hersen-machine-interface noemden,
verbonden aan apparaten
could just move these devices,
deze apparaten konden bewegen
from their own bodies,
ze fysiek waren,
wat ze wilden doen,
we actually needed professional help,
professionele hulp nodig hadden,
a Scot and a Brazilian persevered,
en een Braziliaan vol,
in our respective countries,
suggesting that this was possible.
die liet zien dat dit mogelijk was.
is geen raketwetenschap,
is not rocket science,
that a brain is producing
te lezen die het brein produceert
to the spinal cord,
gedownload moeten worden.
hersencellen simultaan kunnen lezen
of these brain cells simultaneously,
that the brain is generating
die de hersenen genereren
in de ruimte te laten bewegen.
these signals into digital commands
signalen omgezet naar digitale commando's
or even a virtual device can understand
en virtuele apparaten kunnen begrijpen,
what he, she or it wants to make move,
wat hij, zij of het wil laten bewegen
die hersenopdracht.
with lots of different types of sensors,
met veel verschillende typen sensoren,
back to the brain to confirm
teruggestuurd om te bevestigen
was being enacted, no matter where --
werd uitgevoerd, ongeacht waar --
or across the planet.
of aan de andere kant van de planeet.
back to the brain,
terugkoppeling gaf aan de hersenen
to make us move.
ons in beweging zetten.
that we published a few years ago,
een paar jaar geleden hebben gepubliceerd
zonder zijn lichaam te bewegen,
of an avatar arm,
van een 'avatar-arm' te beheersen,
is the sound of the brain of this monkey
van de hersenen van deze aap
visually identical spheres
visueel identieke gebieden onderzoekt
a drop of orange juice that monkeys love,
waar apen dol op zijn,
select one of these objects
deze voorwerpen selecteren
touches one of the objects,
een voorwerp aanraakt,
to the brain of the animal
terug naar het brein van het dier
of the surface of this object,
van dit voorwerp omschrijft,
the correct object that he has to grab,
welk object het juiste is om te pakken.
without moving a muscle.
krijgt hij een beloning.
en toch je sinaasappelsap krijgen.
and getting your orange juice.
that we had published 15 years ago.
hadden gepubliceerd weer voorgesteld.
a human being that is paralyzed
een mens met een verlamming moesten zoeken
interface to regain mobility.
te gebruiken om mobiliteit te herwinnen.
transforms your life completely.
totaal op zijn kop zet.
of the spinal cord,
cannot reach your muscles.
kunnen je spieren niet bereiken.
continue to be generated in your head.
worden nog wel aangemaakt in je hoofd.
dream about moving every night.
dromen elke avond over bewegen.
to get that code out of it
uit het hoofd te krijgen
let's create a new body.
een nieuw lichaam te maken.
kick that ball just by thinking,
kon trappen door er alleen aan te denken,
the first brain-controlled robotic vest
hersenbestuurbare robotvest
quadriplegic patients to move
dwarslaesiepatiënten om te bewegen
15 jaar geleden.
156 people from 25 countries
is hoe 156 mensen uit 25 landen
of this beautiful Earth,
op deze prachtige aarde
dropped their patents,
kids, school, jobs,
scholen, banen opgaven
for 18 months to actually get this done.
in 18 maanden voor elkaar te krijgen.
was awarded the World Cup,
de WK was toegewezen,
wanted to do something meaningful
regering iets van betekenis wilde doen
and perfected soccer
had uitgevonden en had geperfectioneerd,
needs to talk about that.
moet daarover praten.
is to showcase
was een heel ander land laten zien,
and technology,
en technologie waardeert
25 million people around the world
aan 25 milioen mensen over de hele wereld
because of a spinal cord injury.
bewegen door een dwarslaesie.
and to FIFA and proposed,
regering en de FIFA en stelden voor
of the 2014 World Cup
that allows him to kick the ball
en het contact met de bal kan voelen.
thought that we were completely nuts,
alsof we compleet gestoord waren
from zero, from scratch.
om alles van de grond af te bouwen.
we hadden geen patienten,
in a routine of training
acht patienten een trainingsschema
exoskeleton to be built
exoskelet ooit gebouwd
Brazilian scientist ever,
Braziliaanse wetenschapper aller tijden,
created and flew himself
het eerste bestuurbare luchtschip maakte
in Paris for a million people to see.
van een miljoen mensen mee vloog.
before the Wright Brothers flew
voordat de gebroeders Wright
(Laughter)
this exoskeleton together,
hydraulic machine
door hersensignalen die zijn opgenomen
called electroencephalography
electro-encephalography,
to imagine the movements
zich de bewegingen kan voorstellen
to the controls, the motors,
de controllers, de motoren, kan sturen
with an artificial skin
met een kunsthuid
one of my greatest friends, in Munich,
een van mijn beste vrienden, in München,
and the foot touching the ground
en het met de voet raken van de grond
through a vest, a shirt.
via een vest, een shirt.
with micro-vibrating elements
met microvibrerende elementen
and fools the patient's brain
het brein van de patiënt voor de gek houdt
a machine that is carrying him,
dat het geen machine is die hem draagt,
and what you'll see here
en wat je hier ziet,
Bruno, actually walked.
dat een van de patiënten, Bruno,
omdat we alles nog programmeren,
because we are setting everything,
cutting in front of the helmet
dat voor de helm langsgaat,
the movement that needs to be performed,
welke bewegingen nodig zijn.
Bruno is going to certify it,
Bruno bevestigt het,
under the command of Bruno's brain.
op bevel van Bruno's hersenen.
and now he starts walking.
en nu begint hij te lopen.
being able to move,
on the sand of Santos,
op het zand van Santos,
before he had the accident.
naartoe ging voor zijn ongeluk.
a new sensation in Bruno's head.
nieuwe sensaties aan in Bruno's hoofd.
I am running out of time already --
ik ben al bijna door mijn tijd heen --
when I get married,
als ik ga trouwen,
be there by myself.
whenever he wants.
het krijgen wanneer hij wil.
during the World Cup, and couldn't,
tijdens het WK, maar dat kon niet,
FIFA cut its broadcast in half.
halveerde de FIFA de uitzending.
is Juliano Pinto in the exo doing the kick
in de exo, die aftrapt,
voordat we naar het veld gingen
in front of the entire crowd,
just describe the operation.
laten alleen zien hoe het werkt.
indicate that the exo is ready to go.
dat de exo klaar is voor gebruik.
and it can deliver feedback,
en kan terugkoppeling geven.
makes the decision to kick the ball,
om de bal te trappen,
two streams of green and yellow light
and going to the legs,
en naar de benen gaan
that were taken by the exo
commando's verstuurt
the ball is set, and he kicks.
de bal wordt neergelegd, en hij trapt.
and looked at us on the pitch,
en naar ons keek op het veld
of your imagination.
van je voorstellingsvermogen gaat.
published this a year ago,
vorig jaar gepubliceerd
to exchange mental messages
mentale boodschappen uit te wisselen,
coming from the environment
dat uit de omgeving komt
a torpedo, a neurophysiological torpedo,
een neurofysiologische torpedo kan sturen
the act that he needed to perform
die hij uit moest voeren,
the environment was sending as a message,
wat voor boodschap er gestuurd was,
from the first animal's brain.
uit de hersenen van het eerste dier.
because I want to show you the latest.
het meest recente wil laten zien.
is the first rat getting informed
is de eerste rat die geinformeerd wordt
on the left of the cage
aan de linkerkant van de kooi
to basically get a reward.
om een beloning te krijgen.
he is sending a mental message
een mentaal signaal
that didn't see any light,
die geen licht heeft gezien,
in 70 percent of the times
in 70 procent van de gevallen,
and get a reward
om een beloning te krijgen
the light in the retina.
to a little higher limit
op een hoger plan getrokken
mentally in a brain net,
te laten werken in een hersennetwerk,
the virtual arm that I showed you before,
die ik eerder heb laten zien te bewegen.
the two monkeys combine their brains,
dat de twee apen hun brein combineren,
to get this virtual arm to move.
om deze virtuele arm te laten bewegen.
is controlling the y dimension.
when you get three monkeys in there
als je het met drie apen doet
play the game together,
to get the famous Brazilian orange juice.
dat ze hun sinaasappelsap krijgen.
of all these brains working
van al deze hersenen,
of a biological computer,
van een biologische computer:
and achieving a motor goal.
en een motorisch doel bereiken.
and discover what is out there.
en te ontdekken wat er nog meer is.
surf the Net just by thinking,
door er alleen aan te denken
to an autistic kid who cannot see,
aan een autistisch kind dat niet kan zien
of a brain-to-brain bypass,
dankzij een brein-tot-brein-bypass,
that it all started on a winter afternoon
dat het allemaal begon op een wintermiddag
with an impossible kick.
met een onmogelijke trap.
thank you for sticking to your time.
binnen de tijd bent gebleven.
a couple more minutes,
minuten langer geven,
we want to develop, and, of course,
dieper op in willen gaan en natuurlijk
brains to figure out where this is going.
hebben om te weten waar dit heen gaat.
is actually getting a signal
daadwerkelijk een signaal
is reacting to that signal
reageert op dat signaal
and transmitting the neurological impulse.
en de neurologische impuls verzend.
No, it's a little different.
Nee, het ligt iets anders.
of the other two monkeys.
van de andere twee apen.
to accomplish is 3D.
moeten uitvoeren is in 3D.
in three dimensions.
in drie dimensies bewegen.
the two dimensions on the video screen
dimensies op het videoscherm
die hun hersenen synchroniseren,
to synchronize their brains,
when one monkey starts slacking down,
één aap begint te verslappen,
enhance their performance
beter hun best gaan doen
blijft hetzelfde.
without telling the monkey
zonder het de aap te vertellen
has to control,
ieder brein moet besturen,
onmiddelijk de oude dimensies
forgets about the old dimensions
op de nieuwe dimensies.
on the new dimensions.
dat geen enkele Turing-machine,
that no Turing machine,
what a brain net will do.
wat een breinnetwerk gaat doen.
als onderdeel van onszelf.
as part of us.
have you succeeded versus failed?
succesvol versus mislukt?
Oh, several times.
Verscheidene keren.
unless I had done it a few times.
als ik het niet een paar keer had gedaan.
a European group
man-to-man brain-to-brain connection.
heeft laten zien.
big ideas start in a humble way --
-- grote ideeën beginnen bescheiden --
of one subject
met non-invasieve technologie.
all non-invasive technology.
like our rats, a visual message,
net als onze ratten, een visuele boodschap
trilling in het visuele hersencentrum,
a magnetic pulse in the visual cortex,
twee verschillende trillingen.
two different pulses.
he saw something different.
zag hij iets anders.
the first subject was sending
de eerste deelnemer stuurde
over verschillende continenten.
Okay, that's where we are going.
Dus daar gaat het naartoe.
at the next conference.
op een volgend congres.
MN: Thank you, Bruno. Thank you.
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