TEDMED 2012
Miguel Nicolelis: A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really.
Мигель Николелис: Обезьяна управляет роботом силой мысли. На самом деле.
Filmed:
Readability: 4.1
1,315,130 views
Может ли наш мозг управлять роботами напрямую, без помощи тела? Мигель Николелис рассказывает о выдающемся эксперименте, в котором сообразительная обезьяна из США учится управлять своей виртуальной проекцией, а затем роботом в Японии — всё только силой мысли. Данное исследование имеет большое значение для людей, страдающих тетраплегией (параличом всех четырёх конечностей), и, возможно, для всех нас. (Снято на 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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
The kind of neuroscience that I do and my colleagues do
0
330
2851
То, чем я мои коллеги занимаемся
в области неврологии,
в области неврологии,
00:19
is almost like the weatherman.
1
3181
2166
во многом похоже на работу метеорологов.
00:21
We are always chasing storms.
2
5347
3516
Мы гоняемся за бурями.
00:24
We want to see and measure storms -- brainstorms, that is.
3
8863
4883
Мы хотим наблюдать и изучать бури —
бури в мозге.
бури в мозге.
00:29
And we all talk about brainstorms in our daily lives,
4
13746
2768
Мы с вами часто говорим о мозговых штурмах,
00:32
but we rarely see or listen to one.
5
16514
3450
но редко можем увидеть или послушать
настоящую мозговую бурю.
настоящую мозговую бурю.
00:35
So I always like to start these talks
6
19964
1634
Я люблю начинать свои лекции
00:37
by actually introducing you to one of them.
7
21598
2982
со знакомства слушателей с такой бурей.
00:40
Actually, the first time we recorded more than one neuron --
8
24580
3427
С первой записи, когда нам
удалось запечатлеть не один нейрон,
удалось запечатлеть не один нейрон,
00:43
a hundred brain cells simultaneously --
9
28007
2223
а целую сотню одновременно.
00:46
we could measure the electrical sparks
10
30230
2469
Мы смогли измерить электрические разряды
00:48
of a hundred cells in the same animal,
11
32699
2680
сотни клеток одного животного.
00:51
this is the first image we got,
12
35379
1802
Вот что мы получили,
00:53
the first 10 seconds of this recording.
13
37181
2315
это первые 10 секунд записи.
00:55
So we got a little snippet of a thought,
14
39496
3351
Нам удалось поймать крошечный фрагмент мысли
00:58
and we could see it in front of us.
15
42847
2905
и рассмотреть его.
01:01
I always tell the students
16
45752
1012
Я говорю студентам,
01:02
that we could also call neuroscientists some sort of astronomer,
17
46764
4106
что неврологи — это в некоторой степени астрономы.
01:06
because we are dealing with a system
18
50870
1626
Мы имеем дело с системами,
01:08
that is only comparable in terms of number of cells
19
52496
2917
сравнимыми по количеству клеток
01:11
to the number of galaxies that we have in the universe.
20
55413
2936
только с количеством галактик во Вселенной.
01:14
And here we are, out of billions of neurons,
21
58349
3030
И вот среди миллиардов нейронов
01:17
just recording, 10 years ago, a hundred.
22
61379
2818
нам удалось записать сотню 10 лет назад.
01:20
We are doing a thousand now.
23
64197
1583
Теперь мы можем записать уже тысячу.
01:21
And we hope to understand something fundamental about our human nature.
24
65780
5400
И надеемся выяснить нечто первостепенное
о человеческой природе.
о человеческой природе.
01:27
Because, if you don't know yet,
25
71180
1932
Если вы ещё не в курсе, знайте:
01:29
everything that we use to define what human nature is comes from these storms,
26
73112
5250
всё, чем мы определяем человеческую природу,
связано с этими бурями —
связано с этими бурями —
01:34
comes from these storms that roll over the hills and valleys of our brains
27
78362
4651
бурями, которые бушуют
над холмами и равнинами мозга,
над холмами и равнинами мозга,
01:38
and define our memories, our beliefs,
28
83013
3885
придавая форму нашим воспоминаниям,
01:42
our feelings, our plans for the future.
29
86898
2700
убеждениям, чувствам, планам на будущее.
01:45
Everything that we ever do,
30
89598
2398
Всё, что мы делаем,
01:47
everything that every human has ever done, do or will do,
31
91996
5067
всё, что человек когда-либо совершил или совершит —
01:52
requires the toil of populations of neurons producing these kinds of storms.
32
97063
5434
это тяжкий труд множества нейронов,
порождающих такие бури.
порождающих такие бури.
01:58
And the sound of a brainstorm, if you've never heard one,
33
102497
2483
Буря, если вам не доводилось слышать ранее,
02:00
is somewhat like this.
34
104980
3349
звучит вот так.
02:04
You can put it louder if you can.
35
108329
3146
Можно сделать чуть громче.
02:07
My son calls this "making popcorn while listening to a badly-tuned A.M. station."
36
111475
6403
Мой сын говорит, что это похоже на «попкорн,
взрывающийся под звуки шипящей радиоволны».
взрывающийся под звуки шипящей радиоволны».
02:13
This is a brain.
37
117878
1485
А это мозг.
02:15
This is what happens when you route these electrical storms to a loudspeaker
38
119363
3434
Вот что случается, если подключить
такую электрическую бурю к динамику:
такую электрическую бурю к динамику:
02:18
and you listen to a hundred brain cells firing,
39
122797
2866
вы услышите, как зажгутся сотни нервных клеток.
02:21
your brain will sound like this -- my brain, any brain.
40
125663
4622
Ваш мозг будет звучать именно так.
И мой мозг, и любой другой.
И мой мозг, и любой другой.
02:26
And what we want to do as neuroscientists in this time
41
130285
3762
Мы, неврологи, слушаем эти симфонии,
02:29
is to actually listen to these symphonies, these brain symphonies,
42
134047
5350
симфонии мозга,
02:35
and try to extract from them the messages they carry.
43
139397
3400
и пытаемся расшифровать послания,
скрытые в них.
скрытые в них.
02:38
In particular, about 12 years ago
44
142797
2851
В частности 12 лет назад
02:41
we created a preparation that we named brain-machine interfaces.
45
145648
3048
мы создали так называемый
компьютерно-мозговой интерфейс.
компьютерно-мозговой интерфейс.
02:44
And you have a scheme here that describes how it works.
46
148696
2702
На этой схеме показано, как он работает.
02:47
The idea is, let's have some sensors that listen to these storms, this electrical firing,
47
151398
5566
Идея была такая. Мы взяли датчики
для прослушивания этих бурь, электрических разрядов,
для прослушивания этих бурь, электрических разрядов,
02:52
and see if you can, in the same time that it takes
48
156964
3082
и решили проверить,
возможно ли за тот же отрезок времени,
возможно ли за тот же отрезок времени,
02:55
for this storm to leave the brain and reach the legs or the arms of an animal --
49
160046
4969
что сигнал, выходящий из мозга,
достигает ног или рук животного —
достигает ног или рук животного —
03:00
about half a second --
50
165015
2864
примерно за полсекунды —
03:03
let's see if we can read these signals,
51
167879
2351
возможно ли прочесть эти сигналы,
03:06
extract the motor messages that are embedded in it,
52
170230
3400
выделить моторную составляющую,
03:09
translate it into digital commands
53
173630
2272
перекодировать её в цифровую команду
03:11
and send it to an artificial device
54
175902
1886
и передать искусственному устройству,
03:13
that will reproduce the voluntary motor wheel of that brain in real time.
55
177788
5893
которое будет воспроизводить произвольные
двигательные намерения мозга в реальном времени.
двигательные намерения мозга в реальном времени.
03:19
And see if we can measure how well we can translate that message
56
183681
3848
А затем оценить, насколько хорошо
нам удалось перекодировать команду
нам удалось перекодировать команду
03:23
when we compare to the way the body does that.
57
187529
3518
в сравнении с тем, как это делает тело.
03:26
And if we can actually provide feedback,
58
191047
2866
И если нам удастся создать обратный сигнал —
03:29
sensory signals that go back from this robotic, mechanical, computational actuator
59
193913
5734
сенсорный сигнал, отправленный роботизированным,
механическим, вычислительным устройством,
механическим, вычислительным устройством,
03:35
that is now under the control of the brain,
60
199647
2251
которое находится под контролем мозга —
03:37
back to the brain,
61
201898
1311
отправить его обратно в мозг
03:39
how the brain deals with that,
62
203209
2121
и посмотреть, как мозг реагирует
03:41
of receiving messages from an artificial piece of machinery.
63
205330
4901
на получение информации
от искусственного механизма.
от искусственного механизма.
03:46
And that's exactly what we did 10 years ago.
64
210231
2321
Именно это мы сделали 10 лет назад.
03:48
We started with a superstar monkey called Aurora
65
212552
2961
Мы начали с замечательной обезьяны Авроры,
03:51
that became one of the superstars of this field.
66
215513
2468
которая потом прославилась в этой области.
03:53
And Aurora liked to play video games.
67
217981
2299
Аврора любила видеоигры.
03:56
As you can see here,
68
220280
1373
Как видно на экране,
03:57
she likes to use a joystick, like any one of us, any of our kids, to play this game.
69
221653
4944
для игры ей нравилось пользоваться джойстиком,
как и всем нам или нашим детям.
как и всем нам или нашим детям.
04:02
And as a good primate, she even tries to cheat before she gets the right answer.
70
226597
4671
И как настоящий примат,
она даже пыталась смухлевать,
прежде чем найти правильный ответ.
она даже пыталась смухлевать,
прежде чем найти правильный ответ.
04:07
So even before a target appears that she's supposed to cross
71
231268
4283
Мишень, которую ей нужно перечеркнуть курсором
при помощи джойстика,
при помощи джойстика,
04:11
with the cursor that she's controlling with this joystick,
72
235551
2850
ещё не появилась,
04:14
Aurora is trying to find the target, no matter where it is.
73
238401
3951
а Аврора уже пытается найти её по всему экрану.
04:18
And if she's doing that,
74
242352
1469
Каждый раз
04:19
because every time she crosses that target with the little cursor,
75
243821
3314
перечёркивая мишень маленьким курсором,
04:23
she gets a drop of Brazilian orange juice.
76
247135
2950
она получает каплю
бразильского апельсинового сока.
бразильского апельсинового сока.
04:25
And I can tell you, any monkey will do anything for you
77
250085
2950
Я вас уверяю, ради капли
бразильского апельсинового сока
бразильского апельсинового сока
04:28
if you get a little drop of Brazilian orange juice.
78
253035
3100
любая обезьяна пойдёт на всё,
что вам будет угодно.
что вам будет угодно.
04:32
Actually any primate will do that.
79
256135
2731
Или даже любой примат.
04:34
Think about that.
80
258866
1334
Задумайтесь над этим.
04:36
Well, while Aurora was playing this game, as you saw,
81
260200
3400
Итак, пока Аврора играла,
04:39
and doing a thousand trials a day
82
263600
2435
проходя тысячу испытаний в день,
04:41
and getting 97 percent correct and 350 milliliters of orange juice,
83
266035
3883
попадая по цели в 97% случаев
и получая 350 миллилитров апельсинового сока,
и получая 350 миллилитров апельсинового сока,
04:45
we are recording the brainstorms that are produced in her head
84
269918
3399
мы записывали мозговые бури,
которые происходили у неё в голове
которые происходили у неё в голове
04:49
and sending them to a robotic arm
85
273317
1647
и пересылали их на роботизированную руку,
04:50
that was learning to reproduce the movements that Aurora was making.
86
274964
3871
которая обучалась копировать движения Авроры.
04:54
Because the idea was to actually turn on this brain-machine interface
87
278835
3783
Идея заключалась в том, чтобы подключить
интерфейс взаимодействия мозга и компьютера
интерфейс взаимодействия мозга и компьютера
04:58
and have Aurora play the game just by thinking,
88
282618
4700
и сделать так, чтобы Аврора
смогла играть, только подумав об игре,
смогла играть, только подумав об игре,
05:03
without interference of her body.
89
287318
2617
не совершая движений телом.
05:05
Her brainstorms would control an arm
90
289935
2916
Её мозг управлял бы роботизированной рукой,
05:08
that would move the cursor and cross the target.
91
292851
2709
которая перемещала бы курсор,
перечёркивая мишени.
перечёркивая мишени.
05:11
And to our shock, that's exactly what Aurora did.
92
295560
3191
И к нашему глубокому удивлению,
у Авроры всё получилось.
у Авроры всё получилось.
05:14
She played the game without moving her body.
93
298751
4200
Она играла, не двигая телом.
05:18
So every trajectory that you see of the cursor now,
94
302951
2237
Вот эти траектории движения курсора,
05:21
this is the exact first moment she got that.
95
305188
3212
когда Аврора впервые осознала это.
05:24
That's the exact first moment
96
308400
1784
Это первый раз,
05:26
a brain intention was liberated from the physical domains of a body of a primate
97
310184
6767
когда намерение мозга удалось
высвободить из оков тела примата
высвободить из оков тела примата
05:32
and could act outside, in that outside world,
98
316951
3700
и реализовать во внешнем мире
05:36
just by controlling an artificial device.
99
320651
2966
с помощью управляемого устройства.
05:39
And Aurora kept playing the game, kept finding the little target
100
323617
4917
Аврора продолжала играть,
попадать по маленьким мишеням
попадать по маленьким мишеням
05:44
and getting the orange juice that she wanted to get, that she craved for.
101
328534
3917
и получать желанный апельсиновый сок.
05:48
Well, she did that because she, at that time, had acquired a new arm.
102
332451
6701
Ей удавалось это делать, потому что к тому времени
у неё появилась новая рука.
у неё появилась новая рука.
05:55
The robotic arm that you see moving here 30 days later,
103
339152
2963
Вот роботизированная рука
спустя 30 дней после первого,
спустя 30 дней после первого,
05:58
after the first video that I showed to you,
104
342115
2686
предыдущего видеофрагмента.
06:00
is under the control of Aurora's brain
105
344801
2650
Рукой управляет мозг Авроры
06:03
and is moving the cursor to get to the target.
106
347451
3168
и перемещает её так, чтобы попасть по мишени.
06:06
And Aurora now knows that she can play the game with this robotic arm,
107
350619
3899
Аврора знает, что теперь она может играть
с помощью роботизированной руки,
с помощью роботизированной руки,
06:10
but she has not lost the ability to use her biological arms to do what she pleases.
108
354518
5716
но она не потеряла способность
пользоваться своими руками,
чтобы делать, что ей заблагорассудиться.
пользоваться своими руками,
чтобы делать, что ей заблагорассудиться.
06:16
She can scratch her back, she can scratch one of us, she can play another game.
109
360234
4067
Она может почесать спину себе или кому-нибудь из нас,
а может играть в другую игру.
а может играть в другую игру.
06:20
By all purposes and means,
110
364301
1600
С уверенностью можно утверждать,
06:21
Aurora's brain has incorporated that artificial device
111
365901
4116
что мозг Авроры принял искусственное устройство
06:25
as an extension of her body.
112
370017
2750
как продолжение её тела.
06:28
The model of the self that Aurora had in her mind
113
372767
3533
Образ своего тела, который был у Авроры,
расширился —
расширился —
06:32
has been expanded to get one more arm.
114
376300
4084
к нему добавилась ещё одна рука.
06:36
Well, we did that 10 years ago.
115
380384
2350
Это тоже было 10 лет назад.
06:38
Just fast forward 10 years.
116
382734
2833
Давайте перенесёмся на 10 лет вперёд.
06:41
Just last year we realized that you don't even need to have a robotic device.
117
385567
4983
В прошлом году мы поняли, что для такого расширения
образа роботизированное устройство не нужно.
образа роботизированное устройство не нужно.
06:46
You can just build a computational body, an avatar, a monkey avatar.
118
390550
5484
Достаточно создать виртуальное тело, проекцию,
аватар обезьяны.
аватар обезьяны.
06:51
And you can actually use it for our monkeys to either interact with them,
119
396034
4250
Обезьян можно обучить взаимодействовать с аватарами
06:56
or you can train them to assume in a virtual world
120
400284
4439
или воспринимать аватар в виртуальном мире
07:00
the first-person perspective of that avatar
121
404723
3044
как деятеля, от первого лица,
07:03
and use her brain activity to control the movements of the avatar's arms or legs.
122
407767
5651
и управлять движением её рук и ног
с помощью своего мозга.
с помощью своего мозга.
07:09
And what we did basically was to train the animals
123
413418
2766
Мы научили животных
07:12
to learn how to control these avatars
124
416184
3050
управлять такими проекциями
07:15
and explore objects that appear in the virtual world.
125
419234
3899
и изучать объекты,
находящиеся в виртуальном мире.
находящиеся в виртуальном мире.
07:19
And these objects are visually identical,
126
423133
2301
Эти объекты внешне идентичны друг другу,
07:21
but when the avatar crosses the surface of these objects,
127
425434
3883
но когда аватар касается
поверхности одного из них,
поверхности одного из них,
07:25
they send an electrical message that is proportional to the microtactile texture of the object
128
429317
6400
то в мозг поступает электрический сигнал,
соответствующий микротактильной текстуре объекта,
соответствующий микротактильной текстуре объекта,
07:31
that goes back directly to the monkey's brain,
129
435717
4016
и сообщает мозгу,
07:35
informing the brain what it is the avatar is touching.
130
439733
5052
чего коснулась рука аватара.
07:40
And in just four weeks, the brain learns to process this new sensation
131
444785
4765
Спустя всего четыре недели
мозг привыкает к обработке новых сигналов
мозг привыкает к обработке новых сигналов
07:45
and acquires a new sensory pathway -- like a new sense.
132
449550
6434
и создаёт новый сенсорный канал —
можно сказать, новое чувство.
можно сказать, новое чувство.
07:51
And you truly liberate the brain now
133
455984
2416
Таким образом, мозг освобождается.
07:54
because you are allowing the brain to send motor commands to move this avatar.
134
458400
4384
Теперь он может посылать двигательные команды
для управления аватаром.
для управления аватаром.
07:58
And the feedback that comes from the avatar is being processed directly by the brain
135
462784
5000
Обратные сигналы, поступающие от аватара,
обрабатываются мозгом непосредственно,
обрабатываются мозгом непосредственно,
08:03
without the interference of the skin.
136
467784
2433
без участия кожи.
08:06
So what you see here is this is the design of the task.
137
470217
2534
На экране вы видите задание.
08:08
You're going to see an animal basically touching these three targets.
138
472751
4250
Животное должно коснуться трёх объектов
08:12
And he has to select one because only one carries the reward,
139
477001
4349
и выбрать один из них, потому что только
за один из них можно получить награду,
за один из них можно получить награду,
08:17
the orange juice that they want to get.
140
481350
1867
желанный апельсиновый сок.
08:19
And he has to select it by touch using a virtual arm, an arm that doesn't exist.
141
483217
5633
Выбрать объект нужно, полагаясь на
тактильные ощущения виртуальной руки.
Руки, которой не существует.
тактильные ощущения виртуальной руки.
Руки, которой не существует.
08:24
And that's exactly what they do.
142
488850
2000
Именно это животные и делают.
08:26
This is a complete liberation of the brain
143
490850
3435
Это полное освобождение мозга
08:30
from the physical constraints of the body and the motor in a perceptual task.
144
494285
4282
от физических ограничений тела
и двигательных нервов при восприятии.
и двигательных нервов при восприятии.
08:34
The animal is controlling the avatar to touch the targets.
145
498567
4167
Животное управляет виртуальной проекцией,
которая касается объектов.
которая касается объектов.
08:38
And he's sensing the texture by receiving an electrical message directly in the brain.
146
502734
5651
И животное чувствует текстуру объектов,
получая электрические послания прямо в мозг.
получая электрические послания прямо в мозг.
08:44
And the brain is deciding what is the texture associated with the reward.
147
508385
3883
А мозг анализирует,
какая из текстур связана с наградой.
какая из текстур связана с наградой.
08:48
The legends that you see in the movie don't appear for the monkey.
148
512268
3832
Подписи, которые показаны на экране,
не видны обезьянам.
не видны обезьянам.
08:52
And by the way, they don't read English anyway,
149
516100
2484
Хотя они и по-английски то не читают.
08:54
so they are here just for you to know that the correct target is shifting position.
150
518584
5216
Эти подписи специально для вас, чтобы показать,
что положение искомого объекта меняется.
что положение искомого объекта меняется.
08:59
And yet, they can find them by tactile discrimination,
151
523800
3934
Но обезьянам всё равно удаётся его найти
по тактильным ощущениям,
по тактильным ощущениям,
09:03
and they can press it and select it.
152
527734
3217
нажать на него и выбрать.
09:06
So when we look at the brains of these animals,
153
530951
2682
Давайте взглянем на мозг такой обезьяны.
09:09
on the top panel you see the alignment of 125 cells
154
533633
3667
Вверху показан блок из 125 клеток,
09:13
showing what happens with the brain activity, the electrical storms,
155
537300
4201
демонстрирующих мозговую активность:
09:17
of this sample of neurons in the brain
156
541501
2067
электрические бури блока нейронов
в мозге животного,
в мозге животного,
09:19
when the animal is using a joystick.
157
543568
2116
которое играет с помощью джойстика.
09:21
And that's a picture that every neurophysiologist knows.
158
545684
2600
Это изображение знакомо каждому нейрофизиологу.
09:24
The basic alignment shows that these cells are coding for all possible directions.
159
548284
5183
Клетки мозга посылают сигналы о движениях
во всех возможных направлениях.
во всех возможных направлениях.
09:29
The bottom picture is what happens when the body stops moving
160
553467
5683
На изображении внизу показано,
что происходит, когда тело не двигается,
что происходит, когда тело не двигается,
09:35
and the animal starts controlling either a robotic device or a computational avatar.
161
559150
6134
и животное управляет роботом
или виртуальной проекцией.
или виртуальной проекцией.
09:41
As fast as we can reset our computers,
162
565284
3066
Так же быстро, как мы перезагружаем компьютеры,
09:44
the brain activity shifts to start representing this new tool,
163
568350
5818
мозговая активность переключается
на восприятие нового инструмента
на восприятие нового инструмента
09:50
as if this too was a part of that primate's body.
164
574168
5250
как естественного продолжения тела животного.
09:55
The brain is assimilating that too, as fast as we can measure.
165
579418
4715
Мозг приспосабливается к этому стремительно —
мы едва успеваем измерить.
мы едва успеваем измерить.
10:00
So that suggests to us that our sense of self
166
584133
3618
Это говорит нам о том, что наше самоощущение
10:03
does not end at the last layer of the epithelium of our bodies,
167
587751
4150
не заканчивается на последнем
слое эпителия нашей кожи —
слое эпителия нашей кожи —
10:07
but it ends at the last layer of electrons of the tools that we're commanding with our brains.
168
591901
5718
оно заканчивается на последнем слое
электронов инструмента, которым мы управляем
с помощью своего мозга.
электронов инструмента, которым мы управляем
с помощью своего мозга.
10:13
Our violins, our cars, our bicycles, our soccer balls, our clothing --
169
597619
4764
Скрипки, автомобили, велосипеды,
футбольные мячи, одежда —
футбольные мячи, одежда —
10:18
they all become assimilated by this voracious, amazing, dynamic system called the brain.
170
602383
6851
ненасытная удивительная динамичная система
под названием «мозг» впитывает все эти предметы.
под названием «мозг» впитывает все эти предметы.
10:25
How far can we take it?
171
609234
1699
Есть ли тому предел?
10:26
Well, in an experiment that we ran a few years ago, we took this to the limit.
172
610933
4218
Несколько лет назад мы провели эксперимент,
чтобы выяснить это.
чтобы выяснить это.
10:31
We had an animal running on a treadmill
173
615151
2482
Обезьяна в Университете Дьюка
на Восточном побережье США
на Восточном побережье США
10:33
at Duke University on the East Coast of the United States,
174
617633
2267
бежала по беговой дорожке,
10:35
producing the brainstorms necessary to move.
175
619900
2700
генерируя мозговые бури,
необходимые для движения.
необходимые для движения.
10:38
And we had a robotic device, a humanoid robot,
176
622600
4091
А городе Киото, в Японии,
в лаборатории вычислительной неврологии
в лаборатории вычислительной неврологии
10:42
in Kyoto, Japan at ATR Laboratories
177
626691
2394
Международного института передовых
телекоммуникационных исследований
телекоммуникационных исследований
10:44
that was dreaming its entire life to be controlled by a brain,
178
629085
6094
у нас был человекоподобный робот,
всю жизнь мечтавший получить команду от мозга —
всю жизнь мечтавший получить команду от мозга —
10:51
a human brain, or a primate brain.
179
635179
3273
мозга человека или примата.
10:54
What happens here is that the brain activity that generated the movements in the monkey
180
638452
4598
Мозговая активность,
управляющая движением обезьяны,
управляющая движением обезьяны,
10:58
was transmitted to Japan and made this robot walk
181
643050
3467
была передана японскому роботу,
который смог пойти,
который смог пойти,
11:02
while footage of this walking was sent back to Duke,
182
646517
4067
а данные с движущегося робота,
были отправлены обратно в Университет Дьюка,
были отправлены обратно в Университет Дьюка,
11:06
so that the monkey could see the legs of this robot walking in front of her.
183
650584
5233
чтобы обезьяна могла видеть перед собой
ноги идущего робота.
ноги идущего робота.
11:11
So she could be rewarded, not by what her body was doing
184
655817
4067
Так обезьяна получала награду
не за движения своего тела,
не за движения своего тела,
11:15
but for every correct step of the robot on the other side of the planet
185
659884
4961
а за каждое правильное движение робота,
находящегося в другом полушарии
находящегося в другом полушарии
11:20
controlled by her brain activity.
186
664845
2609
и управляемого её мозгом.
11:23
Funny thing, that round trip around the globe took 20 milliseconds less
187
667454
7118
Удивительно, но путь сигнала вокруг земного шара
занял на 20 миллисекунд меньше,
занял на 20 миллисекунд меньше,
11:30
than it takes for that brainstorm to leave its head, the head of the monkey,
188
674572
4150
чем нужно мозговой буре,
чтобы покинуть мозг обезьяны,
чтобы покинуть мозг обезьяны,
11:34
and reach its own muscle.
189
678722
3870
и достигнуть мышцы.
11:38
The monkey was moving a robot that was six times bigger, across the planet.
190
682592
6030
Обезьяна управляла роботом
в шесть раз большего размера, чем она сама,
и находящимся на другом конце света.
в шесть раз большего размера, чем она сама,
и находящимся на другом конце света.
11:44
This is one of the experiments in which that robot was able to walk autonomously.
191
688622
6400
Это один из экспериментов,
когда роботу удалось пойти автономно.
когда роботу удалось пойти автономно.
11:50
This is CB1 fulfilling its dream in Japan
192
695022
5267
Робот CB1 осуществляет свою мечту в Японии,
11:56
under the control of the brain activity of a primate.
193
700289
3700
находясь под управлением мозга примата.
11:59
So where are we taking all this?
194
703989
1989
К чему нас всё это?
12:01
What are we going to do with all this research,
195
705978
2343
Для чего нам все эти исследования,
12:04
besides studying the properties of this dynamic universe that we have between our ears?
196
708321
5668
помимо самоцели изучить свойства
этой динамичной вселенной, что у нас между ушей?
этой динамичной вселенной, что у нас между ушей?
12:09
Well the idea is to take all this knowledge and technology
197
713989
4833
С помощью накопленных знаний и технологий
12:14
and try to restore one of the most severe neurological problems that we have in the world.
198
718822
5484
мы хотим решить одну из самых сложных
неврологических проблем на сегодняшний день.
неврологических проблем на сегодняшний день.
12:20
Millions of people have lost the ability to translate these brainstorms
199
724306
4583
Миллионы людей утратили способность
расшифровывать мозговые сигналы
расшифровывать мозговые сигналы
12:24
into action, into movement.
200
728889
2116
в приказы к действию, к движению.
12:26
Although their brains continue to produce those storms and code for movements,
201
731005
5234
Их мозг продолжает порождать сигналы
и отдавать приказы двигаться,
и отдавать приказы двигаться,
12:32
they cannot cross a barrier that was created by a lesion on the spinal cord.
202
736239
5167
но они не могут преодолеть преграду,
возникшую при повреждении спинного мозга.
возникшую при повреждении спинного мозга.
12:37
So our idea is to create a bypass,
203
741406
2450
Мы хотим создать обходной путь,
12:39
is to use these brain-machine interfaces to read these signals,
204
743856
4032
использовать интерфейс взаимодействия
между компьютером и мозгом
для чтения мозговых сигналов,
между компьютером и мозгом
для чтения мозговых сигналов,
12:43
larger-scale brainstorms that contain the desire to move again,
205
747888
4050
масштабных мозговых бурь,
в которых зашифровано желание двигаться,
в которых зашифровано желание двигаться,
12:47
bypass the lesion using computational microengineering
206
751938
3969
чтобы обойти поражённые ткани
с помощью компьютерной микроинженерии
с помощью компьютерной микроинженерии
12:51
and send it to a new body, a whole body called an exoskeleton,
207
755907
7114
и передать их новому телу — экзоскелету,
12:58
a whole robotic suit that will become the new body of these patients.
208
763021
5567
роботизированному костюму, который
станет новым телом для таких людей.
станет новым телом для таких людей.
13:04
And you can see an image produced by this consortium.
209
768588
4126
На экране схема проекта «Пойти снова».
13:08
This is a nonprofit consortium called the Walk Again Project
210
772714
4059
Некоммерческое объединение «Walk Again Project»
[англ. «Пойти снова»],
[англ. «Пойти снова»],
13:12
that is putting together scientists from Europe,
211
776773
2783
в которое входят учёные из Европы,
13:15
from here in the United States, and in Brazil
212
779556
1865
США и Бразилии,
13:17
together to work to actually get this new body built --
213
781421
4517
работает над тем,
чтобы создать такое новое тело.
чтобы создать такое новое тело.
13:21
a body that we believe, through the same plastic mechanisms
214
785938
3334
Тело, которое, по нашему мнению,
с помощью таких же пластиковых механизмов,
с помощью таких же пластиковых механизмов,
13:25
that allow Aurora and other monkeys to use these tools through a brain-machine interface
215
789272
5802
что позволяют Авроре и другим обезьянам
использовать инструменты через интерфейс
взаимодействия между компьютером и мозгом,
использовать инструменты через интерфейс
взаимодействия между компьютером и мозгом,
13:30
and that allows us to incorporate the tools that we produce and use in our daily life.
216
795074
5630
позволяет нам приспосабливаться к инструментам,
которые мы создаём и используем
в повседневной жизни...
которые мы создаём и используем
в повседневной жизни...
13:36
This same mechanism, we hope, will allow these patients,
217
800704
3684
Мы надеемся, что этот же механизм
позволит людям
позволит людям
13:40
not only to imagine again the movements that they want to make
218
804388
3768
не просто думать о движениях,
которые они хотели бы совершить,
которые они хотели бы совершить,
13:44
and translate them into movements of this new body,
219
808156
3207
и расшифровывать сигналы мозга
в движения нового тела,
в движения нового тела,
13:47
but for this body to be assimilated as the new body that the brain controls.
220
811363
6758
но и воспринять такое тело как новое,
управляемое мозгом.
управляемое мозгом.
13:54
So I was told about 10 years ago
221
818121
3851
Десять лет назад мне говорили,
13:57
that this would never happen, that this was close to impossible.
222
821972
5066
что это никогда не произойдёт,
что это невозможно.
что это невозможно.
14:02
And I can only tell you that as a scientist,
223
827038
2451
Но как учёный я могу ответить только одно.
14:05
I grew up in southern Brazil in the mid-'60s
224
829489
2986
Я вырос в южной части Бразилии.
14:08
watching a few crazy guys telling [us] that they would go to the Moon.
225
832475
5048
В середине 60-ых годов я смотрел
как сумасшедшие ребята говорили о том, как они полетят на Луну.
как сумасшедшие ребята говорили о том, как они полетят на Луну.
14:13
And I was five years old,
226
837523
1461
Мне было 5 лет,
14:14
and I never understood why NASA didn't hire Captain Kirk and Spock to do the job;
227
838984
4240
и я не понимал, почему НАСА не наняли
капитана Кёрка и Спока для выполнения этой миссии —
капитана Кёрка и Спока для выполнения этой миссии —
14:19
after all, they were very proficient --
228
843224
2432
они же эксперты в этом деле.
14:21
but just seeing that as a kid
229
845656
3450
Однако только увидев это, ещё будучи ребёнком,
я понял кое-что.
я понял кое-что.
14:25
made me believe, as my grandmother used to tell me,
230
849106
2985
Как говорила моя бабушка:
14:27
that "impossible is just the possible
231
852091
1845
«Невозможное — это возможное,
14:29
that someone has not put in enough effort to make it come true."
232
853936
3904
просто никто ещё не потрудился достаточно,
чтобы оно сбылось».
чтобы оно сбылось».
14:33
So they told me that it's impossible to make someone walk.
233
857840
3799
Мне говорили, что невозможно сделать так,
чтобы человек снова пошёл.
чтобы человек снова пошёл.
14:37
I think I'm going to follow my grandmother's advice.
234
861639
3251
Думаю, я последую совету моей бабушки.
14:40
Thank you.
235
864890
1450
Спасибо за внимание.
14:42
(Applause)
236
866340
8029
(Аплодисменты)
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