ABOUT THE SPEAKER
Miguel Nicolelis - Neuroscientist
Miguel 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.

More profile about the speaker
Miguel Nicolelis | Speaker | TED.com
TEDMED 2012

Miguel Nicolelis: A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really.

Miguel Nicolelis:用思考控制機器人的猴子-萬分不假

Filmed:
1,315,130 views

我們是否能用大腦直接控制機器-不需以身體為媒介?Miguel Nicolelis 藉由一個驚人的實驗,講述一隻身處美國的聰明猴子,學習控制猴子的數位化身,然後僅藉由思考,控制身處日本的機器人手臂。這項研究對四肢癱瘓者-也許對所有人-都有很大影響。(攝於 TEDMED2012)
- Neuroscientist
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神經科學 that I do and my colleagues同事 do
0
330
2851
我和同事們所做的神經科學研究
00:19
is almost幾乎 like the weatherman天氣預報.
1
3181
2166
幾乎就像天氣預報員的工作
00:21
We are always chasing storms風暴.
2
5347
3516
我們總是追逐風暴
00:24
We want to see and measure測量 storms風暴 -- brainstorms奇思妙想, that is.
3
8863
4883
我們希望目睹及測量風暴-
我指的是腦風暴,所謂的腦力激盪
00:29
And we all talk about brainstorms奇思妙想 in our daily日常 lives生活,
4
13746
2768
我們平日總是談論腦風暴
00:32
but we rarely很少 see or listen to one.
5
16514
3450
但幾乎不曾實際目睹或聽聞
00:35
So I always like to start開始 these talks會談
6
19964
1634
所以我總喜歡
00:37
by actually其實 introducing引入 you to one of them.
7
21598
2982
以其中一個實例作為演講的開場白
00:40
Actually其實, the first time we recorded記錄 more than one neuron神經元 --
8
24580
3427
事實上,我們首次記錄超過一個神經元-
00:43
a hundred brain cells細胞 simultaneously同時 --
9
28007
2223
同時記錄一百個腦細胞
00:46
we could measure測量 the electrical電動 sparks火花
10
30230
2469
我們可以測量
00:48
of a hundred cells細胞 in the same相同 animal動物,
11
32699
2680
同一隻動物的一百個腦細胞電波
00:51
this is the first image圖片 we got,
12
35379
1802
這是我們首次紀錄的圖像
00:53
the first 10 seconds of this recording記錄.
13
37181
2315
前10秒的圖像紀錄
00:55
So we got a little snippet片段 of a thought,
14
39496
3351
因此我們有了一些想法
00:58
and we could see it in front面前 of us.
15
42847
2905
我們可以將它呈現在眼前
01:01
I always tell the students學生們
16
45752
1012
我總是告訴學生
01:02
that we could also call neuroscientists神經學家 some sort分類 of astronomer天文學家,
17
46764
4106
我們也可將神經科學家視為某種天文學家
01:06
because we are dealing交易 with a system系統
18
50870
1626
因為我們處理的系統
01:08
that is only comparable可比 in terms條款 of number of cells細胞
19
52496
2917
以細胞數量來說,是唯一能媲美
01:11
to the number of galaxies星系 that we have in the universe宇宙.
20
55413
2936
宇宙中星系數量的系統
01:14
And here we are, out of billions數十億 of neurons神經元,
21
58349
3030
其中存在超過十億個神經元
01:17
just recording記錄, 10 years年份 ago, a hundred.
22
61379
2818
10年前,我們僅記錄到其中100個
01:20
We are doing a thousand now.
23
64197
1583
現在我們可記錄到1000個
01:21
And we hope希望 to understand理解 something fundamental基本的 about our human人的 nature性質.
24
65780
5400
我們希望瞭解關於人類特質的基本面
01:27
Because, if you don't know yet然而,
25
71180
1932
因為,如果你還不知道
01:29
everything that we use to define確定 what human人的 nature性質 is comes from these storms風暴,
26
73112
5250
我們定義的一切人類特質均來自於這些風暴
01:34
comes from these storms風暴 that roll over the hills丘陵 and valleys山谷 of our brains大腦
27
78362
4651
來自這些在大腦中四處穿梭的風暴
01:38
and define確定 our memories回憶, our beliefs信仰,
28
83013
3885
它定義了我們的記憶、我們的信念
01:42
our feelings情懷, our plans計劃 for the future未來.
29
86898
2700
我們的感覺、我們未來的計劃
01:45
Everything that we ever do,
30
89598
2398
我們曾經做過的一切
01:47
everything that every一切 human人的 has ever doneDONE, do or will do,
31
91996
5067
每個人曾經做過、正在做或即將做的一切
01:52
requires要求 the toil辛勞 of populations人群 of neurons神經元 producing生產 these kinds of storms風暴.
32
97063
5434
需要眾多神經元賣力地產生這種風暴
01:58
And the sound聲音 of a brainstorm頭腦風暴, if you've never heard聽說 one,
33
102497
2483
腦風暴的聲音,如果你不曾聽過
02:00
is somewhat有些 like this.
34
104980
3349
類似這樣
02:04
You can put it louder if you can.
35
108329
3146
你可以將它放大
02:07
My son兒子 calls電話 this "making製造 popcorn爆米花 while listening to a badly-tuned嚴重調諧 A.M. station."
36
111475
6403
我兒子稱之為「一邊做爆米花
一邊聽頻道未調準的AM電台」
02:13
This is a brain.
37
117878
1485
這是大腦
02:15
This is what happens發生 when you route路線 these electrical電動 storms風暴 to a loudspeaker喇叭
38
119363
3434
這是當你將電波風暴
以擴音器放大時的情況
02:18
and you listen to a hundred brain cells細胞 firing射擊,
39
122797
2866
你聽見的是一百個腦細胞發出的聲音
02:21
your brain will sound聲音 like this -- my brain, any brain.
40
125663
4622
你的大腦會發出這樣的聲音-
我的大腦、任何人的大腦皆是
02:26
And what we want to do as neuroscientists神經學家 in this time
41
130285
3762
身為神經科學家的我們目前想做的
02:29
is to actually其實 listen to these symphonies交響樂, these brain symphonies交響樂,
42
134047
5350
就是實際聆聽這些交響樂
大腦演奏的交響樂
02:35
and try to extract提取 from them the messages消息 they carry攜帶.
43
139397
3400
試著擷取它們所攜帶的訊息
02:38
In particular特定, about 12 years年份 ago
44
142797
2851
尤其是,大約12年前
02:41
we created創建 a preparation製備 that we named命名 brain-machine腦機 interfaces接口.
45
145648
3048
我們創造了一個名為腦機介面的裝置
02:44
And you have a scheme方案 here that describes介紹 how it works作品.
46
148696
2702
這是一張說明其運作方式的流程圖
02:47
The idea理念 is, let's have some sensors傳感器 that listen to these storms風暴, this electrical電動 firing射擊,
47
151398
5566
其中的想法是,我們使用一些
感應器,聆聽這些風暴、這些電波
02:52
and see if you can, in the same相同 time that it takes
48
156964
3082
觀察是否能夠
02:55
for this storm風暴 to leave離開 the brain and reach達到 the legs or the arms武器 of an animal動物 --
49
160046
4969
在風暴離開腦部
抵達某隻動物的腿或手臂同時
03:00
about half a second第二 --
50
165015
2864
大約需要半秒時間-
03:03
let's see if we can read these signals信號,
51
167879
2351
觀察是否能讀取這些訊號
03:06
extract提取 the motor發動機 messages消息 that are embedded嵌入式 in it,
52
170230
3400
擷取其中嵌入的動作訊息
03:09
translate翻譯 it into digital數字 commands命令
53
173630
2272
將它轉譯成數位指令
03:11
and send發送 it to an artificial人造 device設備
54
175902
1886
發送到一個人工裝置中
03:13
that will reproduce複製 the voluntary自主性 motor發動機 wheel of that brain in real真實 time.
55
177788
5893
即時重現大腦自主運動的情況
03:19
And see if we can measure測量 how well we can translate翻譯 that message信息
56
183681
3848
觀察是否能測量訊息轉譯程度
03:23
when we compare比較 to the way the body身體 does that.
57
187529
3518
當我們將它與身體實際運動情形比較時
03:26
And if we can actually其實 provide提供 feedback反饋,
58
191047
2866
如果我們確實得到回饋機制
03:29
sensory感覺的 signals信號 that go back from this robotic機器人, mechanical機械, computational計算 actuator執行器
59
193913
5734
即此時在大腦控制下
由機器人、機械或計算執行裝置
03:35
that is now under the control控制 of the brain,
60
199647
2251
傳回的感覺訊號
03:37
back to the brain,
61
201898
1311
傳回大腦
03:39
how the brain deals交易 with that,
62
203209
2121
觀察大腦如何處理
03:41
of receiving接收 messages消息 from an artificial人造 piece of machinery機械.
63
205330
4901
來自人工機械裝置的訊息
03:46
And that's exactly究竟 what we did 10 years年份 ago.
64
210231
2321
這正是我們10年前進行的研究
03:48
We started開始 with a superstar超級明星 monkey called Aurora極光
65
212552
2961
我們首先以一隻名為
Aurora的明星猴進行實驗
03:51
that became成為 one of the superstars超級巨星 of this field領域.
66
215513
2468
她已成為這個領域的超級巨星之一
03:53
And Aurora極光 liked喜歡 to play video視頻 games遊戲.
67
217981
2299
Aurora喜歡玩電子遊戲
03:56
As you can see here,
68
220280
1373
如你們在圖中所見
03:57
she likes喜歡 to use a joystick操縱桿, like any one of us, any of our kids孩子, to play this game遊戲.
69
221653
4944
她喜歡使用搖桿,就像任何人
任何孩子一樣,玩這個遊戲
04:02
And as a good primate靈長類動物, she even tries嘗試 to cheat作弊 before she gets得到 the right answer回答.
70
226597
4671
身為聰慧的靈長類動物
她甚至試著在得到正確答案前做假動作
04:07
So even before a target目標 appears出現 that she's supposed應該 to cross交叉
71
231268
4283
因此,甚至在目標出現之前
04:11
with the cursor光標 that she's controlling控制 with this joystick操縱桿,
72
235551
2850
她已試著用搖桿控制的游標劃過螢幕
04:14
Aurora極光 is trying to find the target目標, no matter where it is.
73
238401
3951
Aurora試著尋找目標,無論它在何處
04:18
And if she's doing that,
74
242352
1469
如果她這麼做
04:19
because every一切 time she crosses十字架 that target目標 with the little cursor光標,
75
243821
3314
因為每當她將小游標劃過目標
04:23
she gets得到 a drop下降 of Brazilian巴西人 orange橙子 juice果汁.
76
247135
2950
就能得到一滴巴西橙汁
04:25
And I can tell you, any monkey will do anything for you
77
250085
2950
我可以告訴大家,猴子會為你做任何事
04:28
if you get a little drop下降 of Brazilian巴西人 orange橙子 juice果汁.
78
253035
3100
只要你給牠一小滴巴西橙汁
04:32
Actually其實 any primate靈長類動物 will do that.
79
256135
2731
事實上,任何靈長類動物皆是如此
04:34
Think about that.
80
258866
1334
想想這一點
04:36
Well, while Aurora極光 was playing播放 this game遊戲, as you saw,
81
260200
3400
好,當Aurora
玩這個遊戲時,如各位所見
04:39
and doing a thousand trials試驗 a day
82
263600
2435
每天重複上千次
04:41
and getting得到 97 percent百分 correct正確 and 350 milliliters毫升 of orange橙子 juice果汁,
83
266035
3883
獲得97 %正確率和350毫升橙汁
04:45
we are recording記錄 the brainstorms奇思妙想 that are produced生成 in her head
84
269918
3399
我們記錄她大腦中產生的腦風暴
04:49
and sending發出 them to a robotic機器人 arm
85
273317
1647
將它傳送到機械臂中
04:50
that was learning學習 to reproduce複製 the movements運動 that Aurora極光 was making製造.
86
274964
3871
讓它學習重現Aurora所做的動作
04:54
Because the idea理念 was to actually其實 turn on this brain-machine腦機 interface接口
87
278835
3783
因為其中的想法是
確實將這個腦機介面開啟
04:58
and have Aurora極光 play the game遊戲 just by thinking思維,
88
282618
4700
讓Aurora僅藉由思考進行這個遊戲
05:03
without interference干擾 of her body身體.
89
287318
2617
不需以她的身體為媒介
05:05
Her brainstorms奇思妙想 would control控制 an arm
90
289935
2916
她的腦風暴將控制機械臂
05:08
that would move移動 the cursor光標 and cross交叉 the target目標.
91
292851
2709
使游標移動,劃過目標
05:11
And to our shock休克, that's exactly究竟 what Aurora極光 did.
92
295560
3191
令我們震驚的是,這正是Aurora所做的
05:14
She played發揮 the game遊戲 without moving移動 her body身體.
93
298751
4200
她不需移動身體即可進行這個遊戲
05:18
So every一切 trajectory彈道 that you see of the cursor光標 now,
94
302951
2237
因此,現在你所見的每一道游標移動軌跡
05:21
this is the exact精確 first moment時刻 she got that.
95
305188
3212
這正是她首次成功的一刻
05:24
That's the exact精確 first moment時刻
96
308400
1784
這是史上第一次
05:26
a brain intention意向 was liberated解放 from the physical物理 domains of a body身體 of a primate靈長類動物
97
310184
6767
靈長類動物體內釋放的大腦意志
05:32
and could act法案 outside, in that outside world世界,
98
316951
3700
能表現在外,顯露於體外的世界
05:36
just by controlling控制 an artificial人造 device設備.
99
320651
2966
僅藉由控制某種人工裝置
05:39
And Aurora極光 kept不停 playing播放 the game遊戲, kept不停 finding發現 the little target目標
100
323617
4917
Aurora持續地玩這個遊戲
持續地尋找這個小目標
05:44
and getting得到 the orange橙子 juice果汁 that she wanted to get, that she craved渴望 for.
101
328534
3917
得到她想要且渴望的橙汁
05:48
Well, she did that because she, at that time, had acquired後天 a new arm.
102
332451
6701
好,她這麼做的原因是
就在那時,她獲得一條新手臂
05:55
The robotic機器人 arm that you see moving移動 here 30 days later後來,
103
339152
2963
你在影片中所見的移動機械臂
05:58
after the first video視頻 that I showed顯示 to you,
104
342115
2686
拍攝於我展示的第一部影片後30天
06:00
is under the control控制 of Aurora's極光的 brain
105
344801
2650
它在Aurora大腦控制下
06:03
and is moving移動 the cursor光標 to get to the target目標.
106
347451
3168
將游標移動到目標上
06:06
And Aurora極光 now knows知道 that she can play the game遊戲 with this robotic機器人 arm,
107
350619
3899
Aurora現在知道
她可以利用這條機械臂玩遊戲
06:10
but she has not lost丟失 the ability能力 to use her biological生物 arms武器 to do what she pleases.
108
354518
5716
但她並未失去
使用原有手臂、進行她想做的事的能力
06:16
She can scratch her back, she can scratch one of us, she can play another另一個 game遊戲.
109
360234
4067
她可以抓背、可以抓我們當中
任何一人、可以玩其他遊戲
06:20
By all purposes目的 and means手段,
110
364301
1600
總之
06:21
Aurora's極光的 brain has incorporated合併 that artificial人造 device設備
111
365901
4116
Aurora的大腦已和那個人工裝置融為一體
06:25
as an extension延期 of her body身體.
112
370017
2750
將它視為身體的延伸物
06:28
The model模型 of the self that Aurora極光 had in her mind心神
113
372767
3533
Aurora腦海裡的自我模型
06:32
has been expanded擴大 to get one more arm.
114
376300
4084
已獲得延伸,得到另一隻手臂
06:36
Well, we did that 10 years年份 ago.
115
380384
2350
好,這是我們10年前的研究
06:38
Just fast快速 forward前鋒 10 years年份.
116
382734
2833
只是迅速回顧一下10年前的進展
06:41
Just last year we realized實現 that you don't even need to have a robotic機器人 device設備.
117
385567
4983
去年,我們發現
你甚至不需使用機械裝置
06:46
You can just build建立 a computational計算 body身體, an avatar頭像, a monkey avatar頭像.
118
390550
5484
你可以建構一個數位身體
一個化身,一個猴子化身
06:51
And you can actually其實 use it for our monkeys猴子 to either interact相互作用 with them,
119
396034
4250
事實上,你可以讓猴子與它互動
06:56
or you can train培養 them to assume承擔 in a virtual虛擬 world世界
120
400284
4439
或在虛擬世界當中訓練它
07:00
the first-person第一個人 perspective透視 of that avatar頭像
121
404723
3044
以化身呈現第一人稱視角
07:03
and use her brain activity活動 to control控制 the movements運動 of the avatar's角色的 arms武器 or legs.
122
407767
5651
利用她大腦的活動
控制化身的手臂或腿部動作
07:09
And what we did basically基本上 was to train培養 the animals動物
123
413418
2766
基本上,我們所做的是訓練動物
07:12
to learn學習 how to control控制 these avatars替身
124
416184
3050
學習如何控制這些化身
07:15
and explore探索 objects對象 that appear出現 in the virtual虛擬 world世界.
125
419234
3899
探索出現在虛擬世界中的物體
07:19
And these objects對象 are visually視覺 identical相同,
126
423133
2301
這些物體外觀相同
07:21
but when the avatar頭像 crosses十字架 the surface表面 of these objects對象,
127
425434
3883
但當化身劃這些物體的表面時
07:25
they send發送 an electrical電動 message信息 that is proportional成比例的 to the microtactilemicrotactile texture質地 of the object目的
128
429317
6400
它們將傳送
與物體表面紋理相應的電波訊息
07:31
that goes back directly to the monkey's猴子的 brain,
129
435717
4016
直接傳回猴子的大腦
07:35
informing通知 the brain what it is the avatar頭像 is touching接觸.
130
439733
5052
通知大腦化身所接觸的是什麼
07:40
And in just four weeks, the brain learns獲悉 to process處理 this new sensation感覺
131
444785
4765
在短短4週內,大腦學習處理這種新感覺
07:45
and acquires獲取 a new sensory感覺的 pathway -- like a new sense.
132
449550
6434
獲得全新的感知途徑-就像一種新感官
07:51
And you truly liberate解放 the brain now
133
455984
2416
現在你真正解放了大腦
07:54
because you are allowing允許 the brain to send發送 motor發動機 commands命令 to move移動 this avatar頭像.
134
458400
4384
因為你使大腦發送動作指令,移動這個化身
07:58
And the feedback反饋 that comes from the avatar頭像 is being存在 processed處理 directly by the brain
135
462784
5000
大腦直接處理來自化身的回饋訊號
08:03
without the interference干擾 of the skin皮膚.
136
467784
2433
不需以皮膚為媒介
08:06
So what you see here is this is the design設計 of the task任務.
137
470217
2534
你所見的圖片是這項任務的設計
08:08
You're going to see an animal動物 basically基本上 touching接觸 these three targets目標.
138
472751
4250
基本上你會看見動物觸摸這三個目標
08:12
And he has to select選擇 one because only one carries攜帶 the reward獎勵,
139
477001
4349
牠必須選擇其中之一
因為只有一個帶有獎勵
08:17
the orange橙子 juice果汁 that they want to get.
140
481350
1867
即牠們想得到的橙汁
08:19
And he has to select選擇 it by touch觸摸 using運用 a virtual虛擬 arm, an arm that doesn't exist存在.
141
483217
5633
牠必須藉由虛擬手臂的觸摸進行選擇
一隻不存在的手臂
08:24
And that's exactly究竟 what they do.
142
488850
2000
這正是牠們所做的
08:26
This is a complete完成 liberation解放 of the brain
143
490850
3435
這是大腦完全從
08:30
from the physical物理 constraints限制 of the body身體 and the motor發動機 in a perceptual知覺的 task任務.
144
494285
4282
身體的生理限制解放
進行知覺任務中的動作
08:34
The animal動物 is controlling控制 the avatar頭像 to touch觸摸 the targets目標.
145
498567
4167
動物控制化身、觸摸目標
08:38
And he's sensing傳感 the texture質地 by receiving接收 an electrical電動 message信息 directly in the brain.
146
502734
5651
藉由直接進入大腦的電波訊號感知紋理
08:44
And the brain is deciding決定 what is the texture質地 associated相關 with the reward獎勵.
147
508385
3883
大腦決定何種紋理帶有獎勵
08:48
The legends傳說 that you see in the movie電影 don't appear出現 for the monkey.
148
512268
3832
你在電影中所見的傳說不會出現在猴子身上
08:52
And by the way, they don't read English英語 anyway無論如何,
149
516100
2484
順帶一提,牠們根本看不懂英語
08:54
so they are here just for you to know that the correct正確 target目標 is shifting position位置.
150
518584
5216
因此這些文字只是為了
讓你們知道正確目標的位置不斷移動
08:59
And yet然而, they can find them by tactile discrimination區別,
151
523800
3934
但牠們可藉由觸覺差異找到正確目標
09:03
and they can press it and select選擇 it.
152
527734
3217
牠們可藉由按壓進行選擇
09:06
So when we look at the brains大腦 of these animals動物,
153
530951
2682
因此,當我們觀察這些動物的大腦
09:09
on the top最佳 panel面板 you see the alignment對準 of 125 cells細胞
154
533633
3667
上方圖表是由125個細胞組成的陣列
09:13
showing展示 what happens發生 with the brain activity活動, the electrical電動 storms風暴,
155
537300
4201
顯示在這個例子中,隨著大腦活動
09:17
of this sample樣品 of neurons神經元 in the brain
156
541501
2067
大腦中的神經元所產生電波風暴
09:19
when the animal動物 is using運用 a joystick操縱桿.
157
543568
2116
當動物使用搖桿時
09:21
And that's a picture圖片 that every一切 neurophysiologist神經生理學家 knows知道.
158
545684
2600
這是每位神經生理學家都熟知的圖表
09:24
The basic基本 alignment對準 shows節目 that these cells細胞 are coding編碼 for all possible可能 directions方向.
159
548284
5183
這個基本陣列顯示
這些細胞對應的所有可能方向
09:29
The bottom底部 picture圖片 is what happens發生 when the body身體 stops停止 moving移動
160
553467
5683
下方圖表是當身體停止移動
09:35
and the animal動物 starts啟動 controlling控制 either a robotic機器人 device設備 or a computational計算 avatar頭像.
161
559150
6134
動物開始控制機械裝置或數位化身的情形
09:41
As fast快速 as we can reset重啟 our computers電腦,
162
565284
3066
如同重啟電腦般迅速地
09:44
the brain activity活動 shifts轉變 to start開始 representing代表 this new tool工具,
163
568350
5818
大腦的活動開始轉移到這項新工具
09:50
as if this too was a part部分 of that primate's靈長類動物的 body身體.
164
574168
5250
彷彿它也是這隻靈長類動物身體的一部分
09:55
The brain is assimilating同化 that too, as fast快速 as we can measure測量.
165
579418
4715
大腦也如同我們測量般
迅速地與其融為一體
10:00
So that suggests提示 to us that our sense of self
166
584133
3618
因此這讓我們瞭解,我們的自我意識
10:03
does not end結束 at the last layer of the epithelium上皮 of our bodies身體,
167
587751
4150
並非終止於身體最外層的上皮細胞
10:07
but it ends結束 at the last layer of electrons電子 of the tools工具 that we're commanding司令 with our brains大腦.
168
591901
5718
而是終止於我們
大腦控制的工具之最外層電子
10:13
Our violins小提琴, our cars汽車, our bicycles自行車, our soccer足球 balls, our clothing服裝 --
169
597619
4764
我們的小提琴
汽車、自行車、足球和服裝
10:18
they all become成為 assimilated同化 by this voracious貪心, amazing驚人, dynamic動態 system系統 called the brain.
170
602383
6851
全都被這個貪婪、驚人
名為大腦的動態系統同化
10:25
How far can we take it?
171
609234
1699
我們能將這項研究發展到什麼程度?
10:26
Well, in an experiment實驗 that we ran a few少數 years年份 ago, we took this to the limit限制.
172
610933
4218
好,在幾年前所做的一個實驗中
我們將這項研究發展到極限
10:31
We had an animal動物 running賽跑 on a treadmill跑步機
173
615151
2482
我們讓一隻動物在跑步機上跑步
10:33
at Duke公爵 University大學 on the East Coast of the United聯合的 States狀態,
174
617633
2267
在美國東岸的杜克大學
10:35
producing生產 the brainstorms奇思妙想 necessary必要 to move移動.
175
619900
2700
產生足以傳送的腦風暴
10:38
And we had a robotic機器人 device設備, a humanoid人形 robot機器人,
176
622600
4091
我們使用一個機械裝置,一個人形機器人
10:42
in Kyoto京都, Japan日本 at ATRATR Laboratories實驗室
177
626691
2394
在日本京都的ATR實驗室
10:44
that was dreaming做夢 its entire整個 life to be controlled受控 by a brain,
178
629085
6094
它畢生的夢想就是藉由大腦的控制行動
10:51
a human人的 brain, or a primate靈長類動物 brain.
179
635179
3273
人類的大腦,或靈長類動物的大腦
10:54
What happens發生 here is that the brain activity活動 that generated產生 the movements運動 in the monkey
180
638452
4598
圖中所示的情形是
由猴子大腦活動產生的動作
10:58
was transmitted發送 to Japan日本 and made製作 this robot機器人 walk步行
181
643050
3467
傳送到日本,使機器人行走
11:02
while footage鏡頭 of this walking步行 was sent發送 back to Duke公爵,
182
646517
4067
行走的畫面同時傳回杜克大學
11:06
so that the monkey could see the legs of this robot機器人 walking步行 in front面前 of her.
183
650584
5233
因此猴子可以看見
機器人的腿在她面前行走
11:11
So she could be rewarded獎勵, not by what her body身體 was doing
184
655817
4067
她可以得到獎勵,不是因為她身體的動作
11:15
but for every一切 correct正確 step of the robot機器人 on the other side of the planet行星
185
659884
4961
而是因為在她大腦活動的控制下
11:20
controlled受控 by her brain activity活動.
186
664845
2609
使地球另一端的機器人
踏出的每一個正確步伐
11:23
Funny滑稽 thing, that round回合 trip around the globe地球 took 20 milliseconds毫秒 less
187
667454
7118
有趣的是
這趟來回繞行大半個地球的旅程所耗時間
11:30
than it takes for that brainstorm頭腦風暴 to leave離開 its head, the head of the monkey,
188
674572
4150
比腦風暴離開猴子大腦
11:34
and reach達到 its own擁有 muscle肌肉.
189
678722
3870
抵達牠本身肌肉所耗時間少了20毫秒
11:38
The monkey was moving移動 a robot機器人 that was six times bigger, across橫過 the planet行星.
190
682592
6030
猴子使遠在地球另一端
體型比牠大6倍的機器人移動
11:44
This is one of the experiments實驗 in which哪一個 that robot機器人 was able能夠 to walk步行 autonomously自主.
191
688622
6400
這是使機器人自主行走的實驗之一
11:50
This is CBCB1 fulfilling履行 its dream夢想 in Japan日本
192
695022
5267
CB1(機器人名稱)在日本實現了夢想
11:56
under the control控制 of the brain activity活動 of a primate靈長類動物.
193
700289
3700
在靈長類動物的大腦活動控制下
11:59
So where are we taking服用 all this?
194
703989
1989
那麼,我們將如何發展這一切?
12:01
What are we going to do with all this research研究,
195
705978
2343
我們將如何應用這些研究?
12:04
besides除了 studying研究 the properties性能 of this dynamic動態 universe宇宙 that we have between之間 our ears耳朵?
196
708321
5668
除了研究這個
位於兩耳之間的動態宇宙性質?
12:09
Well the idea理念 is to take all this knowledge知識 and technology技術
197
713989
4833
好,我們的想法是
利用這所有的知識和技術
12:14
and try to restore恢復 one of the most severe嚴重 neurological神經 problems問題 that we have in the world世界.
198
718822
5484
試著修復世上最嚴重的神經問題之一
12:20
Millions百萬 of people have lost丟失 the ability能力 to translate翻譯 these brainstorms奇思妙想
199
724306
4583
數百萬人已失去轉譯這些腦風暴的能力
12:24
into action行動, into movement運動.
200
728889
2116
轉譯成動作、行動
12:26
Although雖然 their brains大腦 continue繼續 to produce生產 those storms風暴 and code for movements運動,
201
731005
5234
雖然他們的大腦
持續產生這些風暴和動作代碼
12:32
they cannot不能 cross交叉 a barrier屏障 that was created創建 by a lesion病變 on the spinal cord.
202
736239
5167
但它們無法跨越某種脊髓病變產生的障礙
12:37
So our idea理念 is to create創建 a bypass旁路,
203
741406
2450
因此我們的想法是,創造另一條路徑
12:39
is to use these brain-machine腦機 interfaces接口 to read these signals信號,
204
743856
4032
利用腦機介面讀取訊號
12:43
larger-scale較大規模 brainstorms奇思妙想 that contain包含 the desire慾望 to move移動 again,
205
747888
4050
讀取大規模的腦風暴
包括再次行動的渴望
12:47
bypass旁路 the lesion病變 using運用 computational計算 microengineering微型工程
206
751938
3969
藉由微型電子裝置繞過病變處
12:51
and send發送 it to a new body身體, a whole整個 body身體 called an exoskeleton外骨骼,
207
755907
7114
將訊號傳送到一個名為外骨骼的新身體
12:58
a whole整個 robotic機器人 suit適合 that will become成為 the new body身體 of these patients耐心.
208
763021
5567
一件將成為病患新身體的機械服
13:04
And you can see an image圖片 produced生成 by this consortium財團.
209
768588
4126
你可以看見這個組織提供的圖片
13:08
This is a nonprofit非營利性 consortium財團 called the Walk步行 Again Project項目
210
772714
4059
這是一個名為
「再次行走計畫」的非盈利組織
13:12
that is putting together一起 scientists科學家們 from Europe歐洲,
211
776773
2783
集合了來自歐洲
13:15
from here in the United聯合的 States狀態, and in Brazil巴西
212
779556
1865
美國和巴西的科學家
13:17
together一起 to work to actually其實 get this new body身體 built內置 --
213
781421
4517
攜手合作,實際建造這個新身體
13:21
a body身體 that we believe, through通過 the same相同 plastic塑料 mechanisms機制
214
785938
3334
我們相信,藉由如圖中的塑膠裝置
13:25
that allow允許 Aurora極光 and other monkeys猴子 to use these tools工具 through通過 a brain-machine腦機 interface接口
215
789272
5802
可使Aurora和其他猴子
藉由腦機介面使用這些工具
13:30
and that allows允許 us to incorporate合併 the tools工具 that we produce生產 and use in our daily日常 life.
216
795074
5630
也可使我們與日常生活工具融為一體
13:36
This same相同 mechanism機制, we hope希望, will allow允許 these patients耐心,
217
800704
3684
我們希望同樣的裝置能使這些病患
13:40
not only to imagine想像 again the movements運動 that they want to make
218
804388
3768
不僅是再次想像他們希望做到的動作
13:44
and translate翻譯 them into movements運動 of this new body身體,
219
808156
3207
將其轉譯為這個新身體的動作
13:47
but for this body身體 to be assimilated同化 as the new body身體 that the brain controls控制.
220
811363
6758
也能使這個身體成為大腦所控制新身體
13:54
So I was told about 10 years年份 ago
221
818121
3851
因此,大約10年前,有人告訴我
13:57
that this would never happen發生, that this was close to impossible不可能.
222
821972
5066
這個想法永遠不會成真
這幾乎是不可能的任務
14:02
And I can only tell you that as a scientist科學家,
223
827038
2451
我只能告訴你,身為科學家
14:05
I grew成長 up in southern南部的 Brazil巴西 in the mid-'中-'60s
224
829489
2986
我於60年代中期在巴西南部長大
14:08
watching觀看 a few少數 crazy guys telling告訴 [us] that they would go to the Moon月亮.
225
832475
5048
目睹一些瘋狂的傢伙說,他們要前往月球
14:13
And I was five years年份 old,
226
837523
1461
當時5歲的我
14:14
and I never understood了解 why NASANASA didn't hire聘請 Captain隊長 Kirk柯克 and Spock斯波克 to do the job工作;
227
838984
4240
無法理解NASA為何不聘請
寇克艦長和史巴克做這項工作
14:19
after all, they were very proficient精通 --
228
843224
2432
畢竟他們非常專業
14:21
but just seeing眼看 that as a kid孩子
229
845656
3450
但身為孩子的我,僅是目睹這一切
14:25
made製作 me believe, as my grandmother祖母 used to tell me,
230
849106
2985
就足以相信,如祖母經常告訴我的
14:27
that "impossible不可能 is just the possible可能
231
852091
1845
「所謂的不可能,很可能只是」
14:29
that someone有人 has not put in enough足夠 effort功夫 to make it come true真正."
232
853936
3904
「某人並未盡力實現夢想」
14:33
So they told me that it's impossible不可能 to make someone有人 walk步行.
233
857840
3799
因此,當有人告訴我
不可能使某人恢復行走能力時
14:37
I think I'm going to follow跟隨 my grandmother's祖母 advice忠告.
234
861639
3251
我想我會聽從祖母的忠告
14:40
Thank you.
235
864890
1450
謝謝
14:42
(Applause掌聲)
236
866340
8029
(掌聲)
Translated by illusion Hung
Reviewed by WEI CHIEH WANG

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ABOUT THE SPEAKER
Miguel Nicolelis - Neuroscientist
Miguel 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.

More profile about the speaker
Miguel Nicolelis | Speaker | TED.com

Data provided by TED.

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