Miguel Nicolelis: Brain-to-brain communication has arrived. How we did it
Miguel Nicolelis: Gehirn-zu-Gehirn-Kommunikation existiert bereits. So haben wir es geschafft.
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, Brazil,
in São Paulo, Brasilien,
Winternachmittag,
that you see celebrating here
er ein Tor geschossen --
accomplished a magnificent deed.
eine großartige Tat vollbracht.
seines Oberkörpers abwärts kein Gefühl --
from mid-chest to the tip of his toes
bei dem sein Bruder ums Leben kam,
that killed his brother
that left Juliano in a wheelchair,
einer Verletzung am Rückenmark
der Situation gewachsen.
and on this day did something
das keiner für möglich gehalten hätte,
in the six years deemed impossible.
World Soccer Cup here
2014 in Brasilien
needed to kick a ball.
vorstellen, einen Ball zu spielen.
He's a para-athlete right now.
Jetzt ist er ein Para-Athlet.
den Paralympischen Spielen teilnehmen.
I hope, in a couple years.
did not rob from Juliano
konnte Juliano jedoch nicht
for a stadium of about 75,000 people
ein Stadion mit etwa 75 000 Menschen
watching on TV.
von nahezu einer Milliarde.
30 years of basic research
Grundlagenforschung am Gehirn,
that we have between our ears
zwischen unseren Ohren,
that we have above our head
unseren Köpfen vergleichbar ist,
Elemente besitzt,
through electrical brainstorms,
zueinander sprechen.
took 30 years to imagine in laboratories
Entwicklungsarbeit in den Laboren
15 years ago, proposed in a paper
in einem Artikel unseren Plan vorstellten,
that we called a brain-machine interface,
Gehirn und Maschine zu bauen --
could just move these devices,
diese Geräte bewegen können,
eigenen Körpern weg sind,
from their own bodies,
was sie tun wollen --
we actually needed professional help,
dass wir professionelle Hilfe bräuchten,
a Scot and a Brazilian persevered,
und ein Brasilianer durchgehalten,
in our respective countries,
Ländern erzogen worden.
suggesting that this was possible.
dass es möglich war.
und Maschine ist keine Zauberei,
is not rocket science,
Signale, die das Gehirn produziert,
that a brain is producing
die dann ins Rückenmark geladen werden.
to the spinal cord,
Gehirnzellen gleichzeitig lesen können.
of these brain cells simultaneously,
die motorische Planung entnommen,
that the brain is generating
tatsächlich im Raum bewegen.
in digitale Signale um,
these signals into digital commands
virtuelle Geräte verstehen können.
or even a virtual device can understand
was er, sie oder es bewegen möchte
what he, she or it wants to make move,
dem Befehl des Gehirns.
with lots of different types of sensors,
verschiedenen Sensoren ausstatteten,
zum Gehirn, die bestätigten,
back to the brain to confirm
ausgeführt wurde, egal wo --
was being enacted, no matter where --
or across the planet.
oder auf der anderen Seite des Planeten.
back to the brain,
Rückmeldung an das Gehirn
to make us move.
erreicht: uns zu bewegen.
that we published a few years ago,
vor ein paar Jahren veröffentlicht.
of an avatar arm,
eines Avatar-Armes zu steuern --
is the sound of the brain of this monkey
des Affengehirns,
visually identical spheres
Kugeln im virtuellen Raum erforscht.
Orangensaft als Belohnung zu erhalten,
a drop of orange juice that monkeys love,
select one of these objects
auswählen und berühren.
Hand eines der Objekte berührt,
touches one of the objects,
to the brain of the animal
Gehirn des Tieres gesendet,
of the surface of this object,
Objektes beschreibt.
the correct object that he has to grab,
welches Objekt es greifen muss.
without moving a muscle.
Belohnung, ohne einen Muskel zu bewegen.
and getting your orange juice.
seinen Orangensaft bekommen.
that we had published 15 years ago.
15 Jahren wieder vorgestellt.
geholt und wir formulierten die Idee,
a human being that is paralyzed
Gehirn-Maschine-Schnittstelle
interface to regain mobility.
der Mobilität nutzen könnte.
kann schnell jedem von uns passieren --
eines Aufpralls --
transforms your life completely.
Leben komplett verändert.
dann können Sie sich nicht bewegen,
of the spinal cord,
cannot reach your muscles.
nicht erreichen können.
continue to be generated in your head.
weiterhin im Gehirn erzeugt.
dream about moving every night.
davon, sich zu bewegen.
to get that code out of it
diesen Code aus dem Kopf heraus,
let's create a new body.
neuen Körper zu bauen.
durch seine Gedanken spielen.
kick that ball just by thinking,
gehirngesteuerten Roboteranzug.
the first brain-controlled robotic vest
genutzt werden,
quadriplegic patients to move
Signale aufzugreifen.
Idee vor 15 Jahren.
156 Menschen aus 25 Ländern
156 people from 25 countries
wundervollen Erde
of this beautiful Earth,
dropped their patents,
kids, school, jobs,
Schule, Arbeit beiseite schoben,
für dieses Ziel zusammenzufinden.
for 18 months to actually get this done.
was awarded the World Cup,
Austragungsort für die WM gewählt wurde,
wanted to do something meaningful
wolle für die Eröffnungszeremonie
and perfected soccer
erfunden und perfektioniert hat --
die Deutschen trafen.
Neurowissenschaftler halten muss.
needs to talk about that.
völlig anderen Seite zeigen:
is to showcase
und Technik schätzt
and technology,
25 million people around the world
Menschen weltweit bereithält,
nicht mehr bewegen können.
because of a spinal cord injury.
and to FIFA and proposed,
Regierung und der FIFA vorgeschlagen,
of the 2014 World Cup
Querschnittgelähmten machen zu lassen,
that allows him to kick the ball
Exoskeletts den Ball anstoßen
wir wären komplett verrückt,
thought that we were completely nuts,
from zero, from scratch.
und mussten bei Null beginnen.
keine Patienten,
8 Patienten, die regelmäßig übten,
in a routine of training
hier aus dem Nichts:
exoskeleton to be built
Wissenschaftler benannt,
Brazilian scientist ever,
vor einer Million Menschen
created and flew himself
in Paris for a million people to see.
Luftschiff baute und flog.
before the Wright Brothers flew
bevor die Brüder Wright
(Laughter)
this exoskeleton together,
hydraulic machine
hydraulische Maschine,
gesteuert werden kann.
called electroencephalography
Elektroenzephalographie,
to imagine the movements
sich Bewegungen vorzustellen
to the controls, the motors,
und zur Motorik sendet
with an artificial skin
künstlicher Haut bedeckt,
one of my greatest friends, in Munich,
besten Freunde, in München erfunden wurde.
and the foot touching the ground
bewegenden Gelenke und der Bodenberührung
through a vest, a shirt.
Patienten zu senden.
mikro-vibrierenden Elementen.
with micro-vibrating elements
and fools the patient's brain
im Gehirn des Patienten ein Gefühl,
a machine that is carrying him,
and what you'll see here
gebracht und hier sehen Sie,
Bruno, actually walked.
Bruno, ein paar Schritte geht.
because we are setting everything,
weil wir alles vorbereiteten.
cutting in front of the helmet
ein blaues Licht sehen,
vorstellen, die ausgeführt werden soll,
the movement that needs to be performed,
Bruno is going to certify it,
Bruno wird sie bestätigen,
under the command of Bruno's brain.
Kommando von Brunos Gehirn.
and now he starts walking.
und jetzt beginnt er zu gehen.
sich nicht bewegen konnte,
being able to move,
er fühlt den Boden,
des Skeletts erhöht,
on the sand of Santos,
auf dem Sand in Santos spaziert,
before he had the accident.
vor dem Unfall oft war.
ein neues Gefühl in Brunos Kopf.
a new sensation in Bruno's head.
I am running out of time already --
mir läuft die Zeit davon --
when I get married,
ausleihen, wenn ich heirate,
meine Braut sehen und dort sein."
be there by myself.
whenever he wants.
wann immer er will.
Weltmeisterschaft zeigen
during the World Cup, and couldn't,
FIFA cut its broadcast in half.
die Übertragungszeit halbiert hat.
im Exoskelett sehen,
is Juliano Pinto in the exo doing the kick
vor unserer Ankunft am Spielfeld spielte,
in front of the entire crowd,
just describe the operation.
beschreiben den Vorgang.
dass das Exoskelett bereit ist.
indicate that the exo is ready to go.
and it can deliver feedback,
und Rückmeldung geben.
makes the decision to kick the ball,
den Ball zu spielen,
two streams of green and yellow light
and going to the legs,
that were taken by the exo
die das Exoskelett empfängt,
der Ball liegt bereit, und er schießt.
the ball is set, and he kicks.
and looked at us on the pitch,
auf dem Feld gemacht hat,
und sagte: "Ich habe den Ball gefühlt."
Ihrer Vorstellungskraft geht.
of your imagination.
vor einem Jahr veröffentlichten:
published this a year ago,
to exchange mental messages
Nachrichten austauschen können.
coming from the environment
a torpedo, a neurophysiological torpedo,
einen neurophysiologischen Torpedo,
the act that he needed to perform
die notwendige Handlung,
the environment was sending as a message,
als Signal gesendet wurde.
vom Gehirn des ersten Tieres.
from the first animal's brain.
will Ihnen die aktuellste zeigen.
because I want to show you the latest.
is the first rat getting informed
links im Käfig informiert wird,
on the left of the cage
to basically get a reward.
um die Belohnung zu bekommen.
mentale Nachricht an die zweite Ratte,
he is sending a mental message
that didn't see any light,
in 70 percent of the times
zweite Ratte den linken Hebel
and get a reward
the light in the retina.
Netzhaut erfahren zu haben.
to a little higher limit
eine höhere Ebene gebracht,
mentally in a brain net,
mentalen Gehirn-Netzwerk zu kooperieren.
Gehirnkapazität vereint,
den ich vorhin gezeigt habe.
the virtual arm that I showed you before,
the two monkeys combine their brains,
zwei Affen ihre Gehirne verbinden --
um den virtuellen Arm zu bewegen.
to get this virtual arm to move.
is controlling the y dimension.
when you get three monkeys in there
wenn man das mit drei Affen macht.
play the game together,
to get the famous Brazilian orange juice.
brasilianischen Orangensaft zu bekommen.
of all these brains working
dieser parallel arbeitenden Gehirne --
of a biological computer,
biologischen Computers:
das Erreichen eines motorischen Ziels.
and achieving a motor goal.
and discover what is out there.
zu entdecken, was dahinter liegt.
surf the Net just by thinking,
Gedanken im Internet surfen,
to an autistic kid who cannot see,
autistischen Kind ihr Augenlicht gibt,
Bypasses sprechen kann,
of a brain-to-brain bypass,
that it all started on a winter afternoon
alles an einem Winternachmittag begann,
with an impossible kick.
mit einem unmöglichen Anstoß.
thank you for sticking to your time.
sich an Ihre Zeit gehalten haben.
Minuten mehr gegeben.
a couple more minutes,
auf die wir eingehen wollen.
we want to develop, and, of course,
verbundene Gehirne brauchen,
brains to figure out where this is going.
is actually getting a signal
is reacting to that signal
auf dieses Signal,
and transmitting the neurological impulse.
neurologischen Impuls überträgt.
Nein, es ist ein bisschen anders.
No, it's a little different.
der Existenz der anderen zwei Affen.
of the other two monkeys.
visuelle Rückmeldung in 2D,
to accomplish is 3D.
in three dimensions.
Dimensionen auf dem Bildschirm zu sehen,
the two dimensions on the video screen
to synchronize their brains,
ihre Gehirne synchronisieren,
der Affen beginnt nachzulassen,
when one monkey starts slacking down,
beiden Affen ihre Leistung,
enhance their performance
zu bringen, weiter zu machen.
bleibt die gleiche.
die jedes Gehirn steuert,
without telling the monkey
has to control,
jetzt Y und Z steuern,
forgets about the old dimensions
sofort die alten Dimensionen
Dimensionen zu konzentrieren.
on the new dimensions.
dass keine Turing-Maschine,
that no Turing machine,
what a brain net will do.
was das Gehirn-Netzwerk tun wird.
von uns absorbieren.
as part of us.
have you succeeded versus failed?
Oh, several times.
unless I had done it a few times.
wir es nicht einige Male gemacht hätten.
vergessen zu erwähnen,
a European group
ein europäisches Team
man-to-man brain-to-brain connection.
zu-Gehirn-Verbindung vorgestellt hat.
big ideas start in a humble way --
große Ideen beginnen bescheiden.
of one subject
all non-invasive technology.
eine zweite Testperson übertragen.
like our rats, a visual message,
wie auch unsere Ratten,
diese an die zweite Testperson übertragen.
a magnetic pulse in the visual cortex,
magnetischen Impuls im visuellen Kortex,
two different pulses.
zwei verschiedene Impulse.
die Testperson etwas,
sie etwas anderes.
he saw something different.
the first subject was sending
Testperson über das Internet
Okay, that's where we are going.
auf der nächsten Konferenz.
at the next conference.
MN: Thank you, Bruno. Thank you.
MN: Danke, Bruno. Vielen Dank.
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