TEDMED 2012
Miguel Nicolelis: A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really.
Miguel Nicolelis: Een aap die een robot bestuurt met zijn gedachten. Ja, echt.
Filmed:
Readability: 4.1
1,315,130 views
Kunnen we ons brein gebruiken om machines te besturen zonder hulp van een lichaam als tussenpersoon? Miguel Nicolelis vertelt over een verbluffend experiment waarin een slimme aap in de VS leert om een digitale avatar van zichzelf - en later een robot in Japan - te besturen enkel met zijn gedachten. Het onderzoek kan grote gevolgen hebben voor mensen met een dwarslaesie - en wellicht voor ons allemaal. (Gefilmd tijdens 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
Het soort neurowetenschap
dat ik en mijn collega's bedrijven,
dat ik en mijn collega's bedrijven,
00:19
is almost like the weatherman.
1
3181
2166
lijkt veel op het werk
van een weersvoorspeller.
van een weersvoorspeller.
00:21
We are always chasing storms.
2
5347
3516
We zijn altijd op zoek
naar stormen.
naar stormen.
00:24
We want to see and measure storms -- brainstorms, that is.
3
8863
4883
We willen stormen zien en meten
- dat wil zeggen, breinstormen.
- dat wil zeggen, breinstormen.
00:29
And we all talk about brainstorms in our daily lives,
4
13746
2768
En we hebben het allemaal wel eens
over breinstormen in het dagelijkse leven,
over breinstormen in het dagelijkse leven,
00:32
but we rarely see or listen to one.
5
16514
3450
maar we zien of horen ze maar zelden.
00:35
So I always like to start these talks
6
19964
1634
Ik begin deze talks altijd graag
00:37
by actually introducing you to one of them.
7
21598
2982
door jullie er kennis mee te laten maken.
00:40
Actually, the first time we recorded more than one neuron --
8
24580
3427
Toen we voor het eerst
meer dan een neuron opnamen -
meer dan een neuron opnamen -
00:43
a hundred brain cells simultaneously --
9
28007
2223
honderd hersencellen tegelijkertijd -
00:46
we could measure the electrical sparks
10
30230
2469
toen we de elektrische signalen
konden meten
konden meten
00:48
of a hundred cells in the same animal,
11
32699
2680
van honderd cellen in één dier
00:51
this is the first image we got,
12
35379
1802
kregen we dit beeld:
00:53
the first 10 seconds of this recording.
13
37181
2315
de eerste tien seconden
van deze opname.
van deze opname.
00:55
So we got a little snippet of a thought,
14
39496
3351
We hadden dus een klein stukje
van een gedachte
van een gedachte
00:58
and we could see it in front of us.
15
42847
2905
en we konden het
met eigen ogen zien.
met eigen ogen zien.
01:01
I always tell the students
16
45752
1012
Ik vertel de studenten altijd
01:02
that we could also call neuroscientists some sort of astronomer,
17
46764
4106
dat we de neurowetenschapper
ook een soort astronoom kunnen noemen
ook een soort astronoom kunnen noemen
01:06
because we are dealing with a system
18
50870
1626
omdat het gaat om een systeem
01:08
that is only comparable in terms of number of cells
19
52496
2917
dat qua hoeveelheid cellen
alleen vergelijkbaar is
alleen vergelijkbaar is
01:11
to the number of galaxies that we have in the universe.
20
55413
2936
met het aantal sterrenstelsels
in het universum.
in het universum.
01:14
And here we are, out of billions of neurons,
21
58349
3030
Uit die miljarden neuronen registreerden we
er tien jaar geleden 100.
er tien jaar geleden 100.
01:17
just recording, 10 years ago, a hundred.
22
61379
2818
Uit die miljarden neuronen registreerden we
er tien jaar geleden 100.
er tien jaar geleden 100.
01:20
We are doing a thousand now.
23
64197
1583
Nu zijn het er duizend.
01:21
And we hope to understand something fundamental about our human nature.
24
65780
5400
We hopen iets fundamenteels te begrijpen
over onze menselijke aard,
over onze menselijke aard,
01:27
Because, if you don't know yet,
25
71180
1932
want alles wat we gebruiken om die aard te bepalen,
komt uit de stormen
komt uit de stormen
01:29
everything that we use to define what human nature is comes from these storms,
26
73112
5250
want alles wat we gebruiken om die aard te bepalen,
komt uit de stormen
komt uit de stormen
01:34
comes from these storms that roll over the hills and valleys of our brains
27
78362
4651
die over de heuvels en dalen
van ons brein razen
van ons brein razen
01:38
and define our memories, our beliefs,
28
83013
3885
en onze herinneringen bepalen, onze opvattingen,
01:42
our feelings, our plans for the future.
29
86898
2700
onze gevoelens, onze toekomstplannen.
01:45
Everything that we ever do,
30
89598
2398
Alles dat we ooit doen,
01:47
everything that every human has ever done, do or will do,
31
91996
5067
alles wat elke mens ooit heeft gedaan,
doet of zal doen,
doet of zal doen,
01:52
requires the toil of populations of neurons producing these kinds of storms.
32
97063
5434
vereist de inspanning van grote aantallen neuronen
die dit soort stormen produceren.
die dit soort stormen produceren.
01:58
And the sound of a brainstorm, if you've never heard one,
33
102497
2483
Het geluid van een breinstorm,
mocht je er nog nooit één hebben gehoord,
mocht je er nog nooit één hebben gehoord,
02:00
is somewhat like this.
34
104980
3349
klinkt ongeveer zo.
02:04
You can put it louder if you can.
35
108329
3146
Het mag harder.
02:07
My son calls this "making popcorn while listening to a badly-tuned A.M. station."
36
111475
6403
Mijn zoon noemt dit "popcorn maken terwijl je luistert
naar een slecht afgestemde AM-radiozender."
naar een slecht afgestemde AM-radiozender."
02:13
This is a brain.
37
117878
1485
Dit is een brein.
02:15
This is what happens when you route these electrical storms to a loudspeaker
38
119363
3434
Dit gebeurt er wanneer je de elektrische stormen
door een luidspreker leidt
door een luidspreker leidt
02:18
and you listen to a hundred brain cells firing,
39
122797
2866
en je luistert naar honderd hersencellen
die pulsen afgeven,
die pulsen afgeven,
02:21
your brain will sound like this -- my brain, any brain.
40
125663
4622
dan zal je brein zo klinken
- mijn brein, ieder brein.
- mijn brein, ieder brein.
02:26
And what we want to do as neuroscientists in this time
41
130285
3762
Wat wij als neurowetenschappers willen doen,
02:29
is to actually listen to these symphonies, these brain symphonies,
42
134047
5350
is luisteren naar deze symfonieën,
deze hersensymfonieën,
deze hersensymfonieën,
02:35
and try to extract from them the messages they carry.
43
139397
3400
en proberen de signalen die ze bevatten
eruit te halen.
eruit te halen.
02:38
In particular, about 12 years ago
44
142797
2851
Zo creëerden we ongeveer twaalf jaar geleden
02:41
we created a preparation that we named brain-machine interfaces.
45
145648
3048
een opstelling die we
de brein-machine-interface noemden.
de brein-machine-interface noemden.
02:44
And you have a scheme here that describes how it works.
46
148696
2702
Hier is een schema
dat beschrijft hoe het werkt.
dat beschrijft hoe het werkt.
02:47
The idea is, let's have some sensors that listen to these storms, this electrical firing,
47
151398
5566
We laten hier een aantal sensoren luisteren
naar de elektrische pulsen van de stormen.
naar de elektrische pulsen van de stormen.
02:52
and see if you can, in the same time that it takes
48
156964
3082
We kijken of we,
in de tijd die nodig is
in de tijd die nodig is
02:55
for this storm to leave the brain and reach the legs or the arms of an animal --
49
160046
4969
voor deze storm om het brein te verlaten
en de armen of benen van een dier te bereiken -
en de armen of benen van een dier te bereiken -
03:00
about half a second --
50
165015
2864
ongeveer een halve seconde -
03:03
let's see if we can read these signals,
51
167879
2351
deze signalen kunnen uitlezen,
03:06
extract the motor messages that are embedded in it,
52
170230
3400
de motorische signalen
eruit kunnen halen,
eruit kunnen halen,
03:09
translate it into digital commands
53
173630
2272
ze kunnen omzetten
in digitale opdrachten
in digitale opdrachten
03:11
and send it to an artificial device
54
175902
1886
en ze naar een apparaat
kunnen sturen
kunnen sturen
03:13
that will reproduce the voluntary motor wheel of that brain in real time.
55
177788
5893
dat de motorische aansturing van dat brein
in real time reproduceert.
in real time reproduceert.
03:19
And see if we can measure how well we can translate that message
56
183681
3848
We gaan na of we kunnen meten
hoe goed we deze signalen kunnen vertalen,
hoe goed we deze signalen kunnen vertalen,
03:23
when we compare to the way the body does that.
57
187529
3518
vergeleken met hoe het lichaam dat doet.
03:26
And if we can actually provide feedback,
58
191047
2866
En of we feedback kunnen geven,
03:29
sensory signals that go back from this robotic, mechanical, computational actuator
59
193913
5734
zintuiglijke signalen die terugkomen van deze robotische, mechanische, computationele actuator
03:35
that is now under the control of the brain,
60
199647
2251
die nu wordt bestuurd door het brein,
03:37
back to the brain,
61
201898
1311
terug naar het brein.
03:39
how the brain deals with that,
62
203209
2121
We willen weten hoe het brein omgaat
met het ontvangen van signalen van een machine.
met het ontvangen van signalen van een machine.
03:41
of receiving messages from an artificial piece of machinery.
63
205330
4901
We willen weten hoe het brein omgaat
met het ontvangen van signalen van een machine.
met het ontvangen van signalen van een machine.
03:46
And that's exactly what we did 10 years ago.
64
210231
2321
Dat is precies wat we tien jaar geleden
hebben gedaan.
hebben gedaan.
03:48
We started with a superstar monkey called Aurora
65
212552
2961
We begonnen met de 'superaap' Aurora
03:51
that became one of the superstars of this field.
66
215513
2468
die een superster werd
op dit gebied.
op dit gebied.
03:53
And Aurora liked to play video games.
67
217981
2299
Aurora speelde graag computerspellen.
03:56
As you can see here,
68
220280
1373
Ze speelt met een joystick
zoals ieder ander kind.
zoals ieder ander kind.
03:57
she likes to use a joystick, like any one of us, any of our kids, to play this game.
69
221653
4944
Ze speelt met een joystick
zoals ieder ander kind.
zoals ieder ander kind.
04:02
And as a good primate, she even tries to cheat before she gets the right answer.
70
226597
4671
Zoals elke primaat probeert ze zelfs vals te spelen
voor ze het goede antwoord geeft.
voor ze het goede antwoord geeft.
04:07
So even before a target appears that she's supposed to cross
71
231268
4283
Nog voor het doel verschijnt,
04:11
with the cursor that she's controlling with this joystick,
72
235551
2850
probeert ze al te voorspellen
04:14
Aurora is trying to find the target, no matter where it is.
73
238401
3951
waar het gaat opduiken.
04:18
And if she's doing that,
74
242352
1469
Ze doet het
omdat ze bij elke treffer
omdat ze bij elke treffer
04:19
because every time she crosses that target with the little cursor,
75
243821
3314
Ze doet het
omdat ze bij elke treffer
omdat ze bij elke treffer
04:23
she gets a drop of Brazilian orange juice.
76
247135
2950
een druppel Braziliaans
sinaasappelsap krijgt.
sinaasappelsap krijgt.
04:25
And I can tell you, any monkey will do anything for you
77
250085
2950
Van een aap krijg je alles gedaan
04:28
if you get a little drop of Brazilian orange juice.
78
253035
3100
voor een druppeltje
Braziliaans sinaasappelsap.
Braziliaans sinaasappelsap.
04:32
Actually any primate will do that.
79
256135
2731
Eigenlijk doet elke primaat dat.
04:34
Think about that.
80
258866
1334
Goed om weten.
04:36
Well, while Aurora was playing this game, as you saw,
81
260200
3400
Terwijl Aurora hiermee bezig was
04:39
and doing a thousand trials a day
82
263600
2435
en in duizend rondes per dag
04:41
and getting 97 percent correct and 350 milliliters of orange juice,
83
266035
3883
met 97 % treffers
350 ml sinaasappelsap verdiende,
350 ml sinaasappelsap verdiende,
04:45
we are recording the brainstorms that are produced in her head
84
269918
3399
registreerden wij de breinstormen
in haar hoofd
in haar hoofd
04:49
and sending them to a robotic arm
85
273317
1647
en stuurden ze naar een robotarm
04:50
that was learning to reproduce the movements that Aurora was making.
86
274964
3871
die de bewegingen van Aurora leerde reproduceren.
04:54
Because the idea was to actually turn on this brain-machine interface
87
278835
3783
De bedoeling was
om met deze brein-machine-interface
om met deze brein-machine-interface
04:58
and have Aurora play the game just by thinking,
88
282618
4700
Aurora het spel te laten spelen
met alleen haar gedachten,
met alleen haar gedachten,
05:03
without interference of her body.
89
287318
2617
zonder tussenkomst van haar lichaam.
05:05
Her brainstorms would control an arm
90
289935
2916
Haar breinstormen
moesten een arm besturen
moesten een arm besturen
05:08
that would move the cursor and cross the target.
91
292851
2709
die de cursor beweegt
en het doel raakt.
en het doel raakt.
05:11
And to our shock, that's exactly what Aurora did.
92
295560
3191
Tot onze verbazing is dat
precies wat Aurora deed.
precies wat Aurora deed.
05:14
She played the game without moving her body.
93
298751
4200
Ze speelde het spel
zonder haar lichaam te bewegen.
zonder haar lichaam te bewegen.
05:18
So every trajectory that you see of the cursor now,
94
302951
2237
Elke beweging die de cursor nu maakt
05:21
this is the exact first moment she got that.
95
305188
3212
- dit is precies de eerste keer
dat ze het doorhad.
dat ze het doorhad.
05:24
That's the exact first moment
96
308400
1784
Dit is precies het eerste moment
05:26
a brain intention was liberated from the physical domains of a body of a primate
97
310184
6767
dat een breinintentie werd losgemaakt
van het lichaam van een primaat.
van het lichaam van een primaat.
05:32
and could act outside, in that outside world,
98
316951
3700
Hij kon nu die buitenwereld beïnvloeden,
05:36
just by controlling an artificial device.
99
320651
2966
simpelweg door het besturen
van een kunstmatig apparaat.
van een kunstmatig apparaat.
05:39
And Aurora kept playing the game, kept finding the little target
100
323617
4917
Aurora speelde nog altijd het spel,
vond nog altijd het doel
vond nog altijd het doel
05:44
and getting the orange juice that she wanted to get, that she craved for.
101
328534
3917
en kreeg nog altijd
het zo verlangde sinaasappelsap.
het zo verlangde sinaasappelsap.
05:48
Well, she did that because she, at that time, had acquired a new arm.
102
332451
6701
Het was alsof ze er een arm bij had.
05:55
The robotic arm that you see moving here 30 days later,
103
339152
2963
De robotarm die je hier ziet bewegen,
05:58
after the first video that I showed to you,
104
342115
2686
dertig dagen na de eerste video
06:00
is under the control of Aurora's brain
105
344801
2650
wordt bestuurd door Aurora's brein
06:03
and is moving the cursor to get to the target.
106
347451
3168
en beweegt de cursor
om bij het doel te komen.
om bij het doel te komen.
06:06
And Aurora now knows that she can play the game with this robotic arm,
107
350619
3899
Aurora weet nu dat ze het spel kan spelen
met deze robotarm
met deze robotarm
06:10
but she has not lost the ability to use her biological arms to do what she pleases.
108
354518
5716
maar ze behoudt het vermogen
om haar natuurlijke armen te gebruiken.
om haar natuurlijke armen te gebruiken.
06:16
She can scratch her back, she can scratch one of us, she can play another game.
109
360234
4067
Ze kan haar rug krabben, één van ons krabben
of een ander spel spelen.
of een ander spel spelen.
06:20
By all purposes and means,
110
364301
1600
In de praktijk betekent dit dat Aurora's brein
dat kunstmatige apparaat heeft opgenomen
dat kunstmatige apparaat heeft opgenomen
06:21
Aurora's brain has incorporated that artificial device
111
365901
4116
In de praktijk betekent dit dat Aurora's brein
dat kunstmatige apparaat heeft opgenomen
dat kunstmatige apparaat heeft opgenomen
06:25
as an extension of her body.
112
370017
2750
als een verlengstuk
van haar lichaam.
van haar lichaam.
06:28
The model of the self that Aurora had in her mind
113
372767
3533
Het model van zichzelf
dat Aurora in haar geest had,
dat Aurora in haar geest had,
06:32
has been expanded to get one more arm.
114
376300
4084
is uitgebreid met een extra arm.
06:36
Well, we did that 10 years ago.
115
380384
2350
Dat deden we tien jaar geleden.
06:38
Just fast forward 10 years.
116
382734
2833
Nu spoelen we tien jaar vooruit.
06:41
Just last year we realized that you don't even need to have a robotic device.
117
385567
4983
Vorig jaar ontdekten we dat je niet eens
een robotachtig apparaat nodig hebt.
een robotachtig apparaat nodig hebt.
06:46
You can just build a computational body, an avatar, a monkey avatar.
118
390550
5484
Je kunt gewoon een digitaal lichaam bouwen,
een avatar van een aap.
een avatar van een aap.
06:51
And you can actually use it for our monkeys to either interact with them,
119
396034
4250
Je kunt deze avatar ofwel gebruiken
voor interactie met onze apen
voor interactie met onze apen
06:56
or you can train them to assume in a virtual world
120
400284
4439
of je kunt ze trainen
om in een virtuele wereld
om in een virtuele wereld
07:00
the first-person perspective of that avatar
121
404723
3044
het eerstepersoons-perspectief
van deze avatar aan te nemen
van deze avatar aan te nemen
07:03
and use her brain activity to control the movements of the avatar's arms or legs.
122
407767
5651
en haar hersenactiviteit gebruiken
om de armen of benen van de avatar te besturen.
om de armen of benen van de avatar te besturen.
07:09
And what we did basically was to train the animals
123
413418
2766
In feite trainden we de dieren
07:12
to learn how to control these avatars
124
416184
3050
om de avatars te leren besturen
07:15
and explore objects that appear in the virtual world.
125
419234
3899
en objecten te verkennen
die verschijnen in de virtuele wereld.
die verschijnen in de virtuele wereld.
07:19
And these objects are visually identical,
126
423133
2301
Deze objecten zijn uiterlijk identiek,
07:21
but when the avatar crosses the surface of these objects,
127
425434
3883
maar wanneer de avatar
het oppervlak van deze objecten aanraakt,
het oppervlak van deze objecten aanraakt,
07:25
they send an electrical message that is proportional to the microtactile texture of the object
128
429317
6400
stuurt het een elektrisch signaal dat evenredig is
met de voelbare textuur van het object.
met de voelbare textuur van het object.
07:31
that goes back directly to the monkey's brain,
129
435717
4016
Dat gaat direct terug
naar het brein van de aap
naar het brein van de aap
07:35
informing the brain what it is the avatar is touching.
130
439733
5052
en informeert het brein
wat de avatar aanraakt.
wat de avatar aanraakt.
07:40
And in just four weeks, the brain learns to process this new sensation
131
444785
4765
In slechts vier weken leert het brein
deze nieuwe ervaring verwerken
deze nieuwe ervaring verwerken
07:45
and acquires a new sensory pathway -- like a new sense.
132
449550
6434
en verkrijgt het een nieuwe zintuiglijke baan
- een soort nieuw zintuig.
- een soort nieuw zintuig.
07:51
And you truly liberate the brain now
133
455984
2416
Dit bevrijdt het brein echt
07:54
because you are allowing the brain to send motor commands to move this avatar.
134
458400
4384
want nu kan het brein motorische opdrachten
naar deze avatar sturen.
naar deze avatar sturen.
07:58
And the feedback that comes from the avatar is being processed directly by the brain
135
462784
5000
De feedback van de avatar
wordt direct verwerkt door het brein
wordt direct verwerkt door het brein
08:03
without the interference of the skin.
136
467784
2433
zonder tussenkomst van de huid.
08:06
So what you see here is this is the design of the task.
137
470217
2534
Hier zie je het ontwerp van de taak.
08:08
You're going to see an animal basically touching these three targets.
138
472751
4250
Je zult een dier
de drie doelen zien aanraken.
de drie doelen zien aanraken.
08:12
And he has to select one because only one carries the reward,
139
477001
4349
Het moet er één kiezen
omdat slechts één doel
omdat slechts één doel
08:17
the orange juice that they want to get.
140
481350
1867
het verlangde sinaasappelsap oplevert.
08:19
And he has to select it by touch using a virtual arm, an arm that doesn't exist.
141
483217
5633
Het dier moet het doel aanraken
met een virtuele arm.
met een virtuele arm.
08:24
And that's exactly what they do.
142
488850
2000
Dat is precies wat ze doen.
08:26
This is a complete liberation of the brain
143
490850
3435
Het brein wordt volledig bevrijd
08:30
from the physical constraints of the body and the motor in a perceptual task.
144
494285
4282
van de fysieke beperkingen van het lichaam
en de motoriek in een perceptuele taak.
en de motoriek in een perceptuele taak.
08:34
The animal is controlling the avatar to touch the targets.
145
498567
4167
Het dier bestuurt de avatar
om de doelen aan te raken.
om de doelen aan te raken.
08:38
And he's sensing the texture by receiving an electrical message directly in the brain.
146
502734
5651
Het voelt de textuur door direct in het brein
een elektrisch signaal te ontvangen.
een elektrisch signaal te ontvangen.
08:44
And the brain is deciding what is the texture associated with the reward.
147
508385
3883
Het brein beoordeelt wat de textuur is
die geassocieerd wordt met de beloning.
die geassocieerd wordt met de beloning.
08:48
The legends that you see in the movie don't appear for the monkey.
148
512268
3832
De beschrijvingen die je ziet in de opname
verschijnen niet voor de aap.
verschijnen niet voor de aap.
08:52
And by the way, they don't read English anyway,
149
516100
2484
Ze kunnen trouwens ook geen Engels lezen.
08:54
so they are here just for you to know that the correct target is shifting position.
150
518584
5216
Ze zijn er alleen zodat je weet
dat het juiste doel van positie verandert.
dat het juiste doel van positie verandert.
08:59
And yet, they can find them by tactile discrimination,
151
523800
3934
Toch kunnen ze de doelen vinden
door het verschil in textuur te voelen,
door het verschil in textuur te voelen,
09:03
and they can press it and select it.
152
527734
3217
en kunnen ze erop duwen
en selecteren.
en selecteren.
09:06
So when we look at the brains of these animals,
153
530951
2682
Als we kijken naar het brein
van deze dieren
van deze dieren
09:09
on the top panel you see the alignment of 125 cells
154
533633
3667
zie je in het bovenste diagram
de opstelling van 125 cellen.
de opstelling van 125 cellen.
09:13
showing what happens with the brain activity, the electrical storms,
155
537300
4201
Ze laten zien wat er gebeurt
met de hersenactiviteit, de elektrische stormen,
met de hersenactiviteit, de elektrische stormen,
09:17
of this sample of neurons in the brain
156
541501
2067
van deze verzameling neuronen in het brein
09:19
when the animal is using a joystick.
157
543568
2116
wanneer het dier een joystick gebruikt.
09:21
And that's a picture that every neurophysiologist knows.
158
545684
2600
Dit is een afbeelding
die iedere neurofysioloog kent.
die iedere neurofysioloog kent.
09:24
The basic alignment shows that these cells are coding for all possible directions.
159
548284
5183
De basisopstelling laat zien dat deze cellen coderen
voor alle mogelijke richtingen.
voor alle mogelijke richtingen.
09:29
The bottom picture is what happens when the body stops moving
160
553467
5683
Het onderste diagram toont wat er gebeurt
als het lichaam ophoudt met bewegen
als het lichaam ophoudt met bewegen
09:35
and the animal starts controlling either a robotic device or a computational avatar.
161
559150
6134
en het dier een robot
of een digitale avatar gaat besturen.
of een digitale avatar gaat besturen.
09:41
As fast as we can reset our computers,
162
565284
3066
Zo snel als we onze computers
kunnen herstarten,
kunnen herstarten,
09:44
the brain activity shifts to start representing this new tool,
163
568350
5818
verschuift de hersenactiviteit naar het voorstellen
van dit nieuwe instrument
van dit nieuwe instrument
09:50
as if this too was a part of that primate's body.
164
574168
5250
alsof het ook een onderdeel
van het lichaam van die primaat is.
van het lichaam van die primaat is.
09:55
The brain is assimilating that too, as fast as we can measure.
165
579418
4715
Het brein assimileert het ook
zo snel als we kunnen meten.
zo snel als we kunnen meten.
10:00
So that suggests to us that our sense of self
166
584133
3618
Dat doet ons vermoeden
dat ons zelfbewustzijn
dat ons zelfbewustzijn
10:03
does not end at the last layer of the epithelium of our bodies,
167
587751
4150
niet stopt bij de laatste huidlaag
van het lichaam,
van het lichaam,
10:07
but it ends at the last layer of electrons of the tools that we're commanding with our brains.
168
591901
5718
maar bij de laatste laag elektronen van de instrumenten die we met ons brein besturen.
10:13
Our violins, our cars, our bicycles, our soccer balls, our clothing --
169
597619
4764
Violen, auto's, fietsen, voetballen, kledij -
10:18
they all become assimilated by this voracious, amazing, dynamic system called the brain.
170
602383
6851
worden allemaal opgenomen door dit gulzige,
wonderbaarlijke, dynamische systeem: ons brein.
wonderbaarlijke, dynamische systeem: ons brein.
10:25
How far can we take it?
171
609234
1699
Hoe ver kunnen we hiermee gaan?
10:26
Well, in an experiment that we ran a few years ago, we took this to the limit.
172
610933
4218
We zochten de grens op in een experiment
dat we een paar jaar geleden deden.
dat we een paar jaar geleden deden.
10:31
We had an animal running on a treadmill
173
615151
2482
We lieten een dier rennen
op een lopende band
op een lopende band
10:33
at Duke University on the East Coast of the United States,
174
617633
2267
bij Duke University
aan de oostkust van de VS
aan de oostkust van de VS
10:35
producing the brainstorms necessary to move.
175
619900
2700
om de breinstormen te maken
die nodig zijn om te bewegen.
die nodig zijn om te bewegen.
10:38
And we had a robotic device, a humanoid robot,
176
622600
4091
We hadden een mensachtige robot
10:42
in Kyoto, Japan at ATR Laboratories
177
626691
2394
in Kyoto, Japan,
bij ATR Laboratories
bij ATR Laboratories
10:44
that was dreaming its entire life to be controlled by a brain,
178
629085
6094
die zijn hele leven ervan droomde
door een brein bestuurd te worden,
door een brein bestuurd te worden,
10:51
a human brain, or a primate brain.
179
635179
3273
een brein van mens of primaat.
10:54
What happens here is that the brain activity that generated the movements in the monkey
180
638452
4598
We stuurden de hersenactiviteit
die de aap deed bewegen
die de aap deed bewegen
10:58
was transmitted to Japan and made this robot walk
181
643050
3467
naar Japan
en lieten deze robot lopen
en lieten deze robot lopen
11:02
while footage of this walking was sent back to Duke,
182
646517
4067
terwijl videobeelden hiervan
werden teruggestuurd naar Duke
werden teruggestuurd naar Duke
11:06
so that the monkey could see the legs of this robot walking in front of her.
183
650584
5233
zodat de aap de benen van deze robot
voor zich zag lopen.
voor zich zag lopen.
11:11
So she could be rewarded, not by what her body was doing
184
655817
4067
Ze werd beloond,
niet voor wat haar lichaam deed,
niet voor wat haar lichaam deed,
11:15
but for every correct step of the robot on the other side of the planet
185
659884
4961
maar voor elke correcte stap die de robot
aan de andere kant van de wereld maakte
aan de andere kant van de wereld maakte
11:20
controlled by her brain activity.
186
664845
2609
dankzij de besturing
door haar hersenactiviteit.
door haar hersenactiviteit.
11:23
Funny thing, that round trip around the globe took 20 milliseconds less
187
667454
7118
Grappig dat die reis rond de aarde 20 milliseconden
minder lang duurde
minder lang duurde
11:30
than it takes for that brainstorm to leave its head, the head of the monkey,
188
674572
4150
dan de breinstorm nodig heeft
om het hoofd van de aap te verlaten
om het hoofd van de aap te verlaten
11:34
and reach its own muscle.
189
678722
3870
en aan te komen bij zijn eigen spier.
11:38
The monkey was moving a robot that was six times bigger, across the planet.
190
682592
6030
De aap bewoog een robot aan de andere kant
van de planeet die zes keer groter was dan hijzelf.
van de planeet die zes keer groter was dan hijzelf.
11:44
This is one of the experiments in which that robot was able to walk autonomously.
191
688622
6400
Dit is een van de experimenten
waarin die robot zelfstandig kon lopen.
waarin die robot zelfstandig kon lopen.
11:50
This is CB1 fulfilling its dream in Japan
192
695022
5267
Dit is CB1
terwijl zijn droom werkelijkheid wordt in Japan
terwijl zijn droom werkelijkheid wordt in Japan
11:56
under the control of the brain activity of a primate.
193
700289
3700
en hij bestuurd wordt
door de hersenactiviteit van een primaat.
door de hersenactiviteit van een primaat.
11:59
So where are we taking all this?
194
703989
1989
Waar gaat dit allemaal naartoe?
12:01
What are we going to do with all this research,
195
705978
2343
Wat gaan we doen met al dit onderzoek,
12:04
besides studying the properties of this dynamic universe that we have between our ears?
196
708321
5668
afgezien van het bestuderen
van dat dynamische universum tussen onze oren?
van dat dynamische universum tussen onze oren?
12:09
Well the idea is to take all this knowledge and technology
197
713989
4833
Het idee is om al deze kennis
en technologie te gebruiken
en technologie te gebruiken
12:14
and try to restore one of the most severe neurological problems that we have in the world.
198
718822
5484
om een van de ernstigste neurologische problemen
die we kennen, op te lossen.
die we kennen, op te lossen.
12:20
Millions of people have lost the ability to translate these brainstorms
199
724306
4583
Miljoenen mensen kunnen deze breinstormen
niet meer omzetten in bewegingen.
niet meer omzetten in bewegingen.
12:24
into action, into movement.
200
728889
2116
Miljoenen mensen kunnen deze breinstormen
niet meer omzetten in bewegingen.
niet meer omzetten in bewegingen.
12:26
Although their brains continue to produce those storms and code for movements,
201
731005
5234
Hoewel hun brein deze stormen
nog steeds aanmaakt
nog steeds aanmaakt
12:32
they cannot cross a barrier that was created by a lesion on the spinal cord.
202
736239
5167
kunnen ze niet langs de barrière
die ontstaan is door een dwarslaesie.
die ontstaan is door een dwarslaesie.
12:37
So our idea is to create a bypass,
203
741406
2450
Ons idee is om de dwarslaesie te omzeilen,
12:39
is to use these brain-machine interfaces to read these signals,
204
743856
4032
om deze brein-machine-interface te gebruiken
om de signalen te lezen,
om de signalen te lezen,
12:43
larger-scale brainstorms that contain the desire to move again,
205
747888
4050
grotere breinstormen
die het verlangen naar beweging bevatten,
die het verlangen naar beweging bevatten,
12:47
bypass the lesion using computational microengineering
206
751938
3969
om de dwarslaesie te omzeilen
met computationele microtechniek
met computationele microtechniek
12:51
and send it to a new body, a whole body called an exoskeleton,
207
755907
7114
en het naar een nieuw lichaam te sturen,
een compleet lichaam, een exoskelet,
een compleet lichaam, een exoskelet,
12:58
a whole robotic suit that will become the new body of these patients.
208
763021
5567
een 'robotpak' dat het nieuwe lichaam
van deze patiënten wordt.
van deze patiënten wordt.
13:04
And you can see an image produced by this consortium.
209
768588
4126
Hier is een afbeelding
gemaakt door dit consortium.
gemaakt door dit consortium.
13:08
This is a nonprofit consortium called the Walk Again Project
210
772714
4059
Het is een non-profit consortium,
het Walk Again Project genaamd
het Walk Again Project genaamd
13:12
that is putting together scientists from Europe,
211
776773
2783
dat wetenschappers samenbrengt
uit Europa, de VS en Brazilië
uit Europa, de VS en Brazilië
13:15
from here in the United States, and in Brazil
212
779556
1865
dat wetenschappers samenbrengt
uit Europa, de VS en Brazilië
uit Europa, de VS en Brazilië
13:17
together to work to actually get this new body built --
213
781421
4517
om te werken aan het bouwen
van dit nieuwe lichaam -
van dit nieuwe lichaam -
13:21
a body that we believe, through the same plastic mechanisms
214
785938
3334
een lichaam dat werkt
via dezelfde plastische mechanismen
via dezelfde plastische mechanismen
13:25
that allow Aurora and other monkeys to use these tools through a brain-machine interface
215
789272
5802
die Aurora en andere apen deze instrumenten
laten gebruiken via een brein-machine-interface
laten gebruiken via een brein-machine-interface
13:30
and that allows us to incorporate the tools that we produce and use in our daily life.
216
795074
5630
en er de instrumenten nodig
voor ons dagelijks leven in op te nemen.
voor ons dagelijks leven in op te nemen.
13:36
This same mechanism, we hope, will allow these patients,
217
800704
3684
Hopelijk kunnen deze patiënten
dankzij dit mechanisme
dankzij dit mechanisme
13:40
not only to imagine again the movements that they want to make
218
804388
3768
zich niet alleen de bewegingen inbeelden
die ze willen maken
die ze willen maken
13:44
and translate them into movements of this new body,
219
808156
3207
en deze vertalen in bewegingen
van dit nieuwe lichaam,
van dit nieuwe lichaam,
13:47
but for this body to be assimilated as the new body that the brain controls.
220
811363
6758
maar ook dit lichaam opnemen
als het nieuwe lichaam dat het brein bestuurt.
als het nieuwe lichaam dat het brein bestuurt.
13:54
So I was told about 10 years ago
221
818121
3851
Zo'n tien jaar geleden werd me verteld
13:57
that this would never happen, that this was close to impossible.
222
821972
5066
dat dit nooit zou gebeuren,
dat het bijna onmogelijk was.
dat het bijna onmogelijk was.
14:02
And I can only tell you that as a scientist,
223
827038
2451
Als wetenschapper denk ik vaak terug
14:05
I grew up in southern Brazil in the mid-'60s
224
829489
2986
aan het Brazilië van mijn jeugd,
rond 1965,
rond 1965,
14:08
watching a few crazy guys telling [us] that they would go to the Moon.
225
832475
5048
toen een paar maffe kerels ons vertelden
dat ze naar de maan zouden gaan.
dat ze naar de maan zouden gaan.
14:13
And I was five years old,
226
837523
1461
Ik was vijf en begreep niet waarom ze
bij NASA Captain Kirk en Spock niet inhuurden -
bij NASA Captain Kirk en Spock niet inhuurden -
14:14
and I never understood why NASA didn't hire Captain Kirk and Spock to do the job;
227
838984
4240
Ik was vijf en begreep niet waarom ze
bij NASA Captain Kirk en Spock niet inhuurden -
bij NASA Captain Kirk en Spock niet inhuurden -
14:19
after all, they were very proficient --
228
843224
2432
die waren er toch heel goed in -
14:21
but just seeing that as a kid
229
845656
3450
maar toen ik dat zag als kind
14:25
made me believe, as my grandmother used to tell me,
230
849106
2985
geloofde ik, zoals mijn oma vaak zei:
14:27
that "impossible is just the possible
231
852091
1845
"Het onmogelijke is gewoon het mogelijke
14:29
that someone has not put in enough effort to make it come true."
232
853936
3904
waarvoor niemand nog genoeg moeite heeft gedaan
om het voor elkaar te krijgen."
om het voor elkaar te krijgen."
14:33
So they told me that it's impossible to make someone walk.
233
857840
3799
Ze vertelden me dat het onmogelijk is
om iemand weer te laten lopen.
om iemand weer te laten lopen.
14:37
I think I'm going to follow my grandmother's advice.
234
861639
3251
Ik denk dat ik het advies
van mijn oma ga opvolgen.
van mijn oma ga opvolgen.
14:40
Thank you.
235
864890
1450
Dank je wel.
14:42
(Applause)
236
866340
8029
(Applaus)
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