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
TEDGlobal 2014

Miguel Nicolelis: Brain-to-brain communication has arrived. How we did it

米奎爾‧尼可雷立斯: 腦對腦的溝通已經來臨,我們是如何做到的

Filmed:
1,398,266 views

你或許記得神經科學米奎爾‧尼可雷立斯──他建造大腦控制外骨骼機器人,可以讓癱瘓的人在 2014 年世界杯足球賽開球。米奎爾現在正在做些什麼呢?建造大腦與大腦之間可以互相傳遞訊息的方法(目前是以老鼠和猴子做實驗),看到影片的最後一個實驗,如米奎爾所說的將會挑戰你想像力的極限。
- Neuroscientist
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:12
On June六月 12, 2014, precisely恰恰 at 3:33
0
454
6512
2014 年 6 月 12 日,
更準確地說是下午3 點 33 分,
00:18
in a balmy芳香 winter冬季 afternoon下午
in São Paulo聖保羅, Brazil巴西,
1
6966
4140
在巴西聖保羅的一個溫暖冬日午後,
00:23
a typical典型 South American美國 winter冬季 afternoon下午,
2
11106
3526
一個典型的南美洲冬天午後,
00:26
this kid孩子, this young年輕 man
that you see celebrating慶祝 here
3
14632
2980
這個孩子,如你所看到的
00:29
like he had scored進球 a goal目標,
4
17612
1519
像是他射了門般地慶祝的年輕人,
00:31
Juliano尤利亞諾 Pinto斑馬, 29 years年份 old,
accomplished完成 a magnificent華麗的 deed契據.
5
19131
5931
29 歲的朱利亞諾·平托
完成了一個偉大的創舉。
雖然他全身癱瘓
00:38
Despite儘管 being存在 paralyzed
6
26102
2080
00:40
and not having any sensation感覺
from mid-chest中期胸 to the tip小費 of his toes腳趾
7
28182
4981
而且從胸部到腳尖都沒有任何知覺。
00:45
as the result結果 of a car汽車 crash緊急 six years年份 ago
that killed殺害 his brother哥哥
8
33163
4530
這是 6 年前的一場車禍造成
同時也奪去他弟弟的生命,
00:49
and produced生成 a complete完成 spinal cord lesion病變
that left Juliano尤利亞諾 in a wheelchair輪椅,
9
37693
7494
車禍造成脊椎損傷,
讓朱利亞諾·平托必需依靠輪椅,
00:57
Juliano尤利亞諾 rose玫瑰 to the occasion場合,
and on this day did something
10
45187
5030
朱利亞諾克服萬難,並在這一天,
01:02
that pretty漂亮 much everybody每個人 that saw him
in the six years年份 deemed認為 impossible不可能.
11
50217
6005
做了一件在這六年內看到他的人
都覺得不可思議的事情。
01:09
Juliano尤利亞諾 Pinto斑馬 delivered交付 the opening開盤 kick
12
57062
5332
朱利亞諾·平托在巴西
01:14
of the 2014 Brazilian巴西人
World世界 Soccer足球 Cup杯子 here
13
62394
6016
替 2014 年世界足球盃開球,
01:20
just by thinking思維.
14
68410
1470
僅僅透過他腦中的思考來達成。
01:22
He could not move移動 his body身體,
15
70820
1877
他無法移動他的身體,
01:24
but he could imagine想像 the movements運動
needed需要 to kick a ball.
16
72697
4887
但他卻可以想像踢球需要的動作。
01:29
He was an athlete運動員 before the lesion病變.
He's a para-athlete對運動員 right now.
17
77584
3254
他在脊椎損傷之前是個運動員,
他現在是個殘障運動員。
01:32
He's going to be in the Paralympic殘奧會 Games遊戲,
I hope希望, in a couple一對 years年份.
18
80838
3462
他即將進入殘障奧運會比賽,
我希望能在幾年內達成。
01:36
But what the spinal cord lesion病變
did not rob from Juliano尤利亞諾
19
84300
4582
脊椎損傷並沒有奪走朱利亞諾
01:40
was his ability能力 to dream夢想.
20
88882
3001
實現夢想的能力。
01:43
And dream夢想 he did that afternoon下午,
for a stadium體育場 of about 75,000 people
21
91883
6050
在那個下午他夢想成真,
在容納七萬五千人的體育場內,
01:49
and an audience聽眾 of close to a billion十億
watching觀看 on TV電視.
22
97933
4491
還有在將近十億電視機前的觀眾。
01:54
And that kick crowned加冕, basically基本上,
30 years年份 of basic基本 research研究
23
102424
6301
那關鍵一踢,基本上,
表揚了三十年來
02:00
studying研究 how the brain,
24
108725
2247
對於腦部的基礎研究,
02:02
how this amazing驚人 universe宇宙
that we have between之間 our ears耳朵
25
110972
3727
這個我們兩耳間的神奇宇宙,
是如何運作的研究。
02:06
that is only comparable可比 to universe宇宙
that we have above以上 our head
26
114699
4096
它是唯一能和我們頭頂上
的宇宙媲美的,
02:10
because it has about 100 billion十億 elements分子
27
118795
2766
因為它有大約有千億個元素,
02:13
talking to each other
through通過 electrical電動 brainstorms奇思妙想,
28
121561
2702
互相透過腦內的電子流溝通著,
02:16
what Juliano尤利亞諾 accomplished完成
took 30 years年份 to imagine想像 in laboratories實驗室
29
124263
5241
讓朱利亞諾達成夢想
花了三十年在實驗室的構思,
02:21
and about 15 years年份 to plan計劃.
30
129504
2603
和大概十五年的計畫。
02:24
When John約翰 Chapin蔡平 and I,
15 years年份 ago, proposed建議 in a paper
31
132107
4499
當約翰·蔡平和我在十五年前
在一篇論文中提出
02:28
that we would build建立 something
that we called a brain-machine腦機 interface接口,
32
136606
5182
我們應該建造一種叫做
「腦機介面」的東西,
02:33
meaning含義 connecting a brain to devices設備
33
141788
2957
意思是連接頭腦和裝置,
02:36
so that animals動物 and humans人類
could just move移動 these devices設備,
34
144745
3544
讓動物和人類可以移動這些裝置,
02:40
no matter how far they are
from their own擁有 bodies身體,
35
148289
1851
不論這些裝置離自己的身體有多遠,
02:42
just by imagining想像 what they want to do,
36
150140
2586
只要透過思考來達到他們想做的事,
02:44
our colleagues同事 told us that
we actually其實 needed需要 professional專業的 help,
37
152726
4587
我們的同事當時跟我們說
我們需要來自精神醫學
的專業協助。
02:49
of the psychiatry精神病學 variety品種.
38
157313
2697
02:52
And despite儘管 that,
a Scot蘇格蘭人 and a Brazilian巴西人 persevered堅持,
39
160010
5442
儘管如此,一個蘇格蘭人
和巴西人的堅持,
02:57
because that's how we were raised上調
in our respective各自 countries國家,
40
165456
5015
因為那是我們在我們的國家
從小所接受的觀念,
03:02
and for 12, 15 years年份,
41
170471
2136
而接下來 12,15 年中,
03:04
we made製作 demonstration示範 after demonstration示範
suggesting提示 that this was possible可能.
42
172607
4389
我們做出一次次的實驗,
證明這是可行的。
03:08
And a brain-machine腦機 interface接口
is not rocket火箭 science科學,
43
176996
2449
而一個腦機介面並不像是火箭科學,
03:11
it's just brain research研究.
44
179445
1726
它只是個腦部研究。
03:13
It's nothing but using運用 sensors傳感器
45
181171
3247
它只是利用感測器
03:16
to read the electrical電動 brainstorms奇思妙想
that a brain is producing生產
46
184418
3547
讀懂大腦所產生的電子流
03:19
to generate生成 the motor發動機 commands命令
47
187965
2006
以下達運動命令
03:21
that have to be downloaded下載
to the spinal cord,
48
189971
2213
而這指令需要傳至脊椎。
03:24
so we projected預計 sensors傳感器 that can read
49
192184
2663
所以我們設計了可以同時讀懂
03:26
hundreds數以百計 and now thousands數千
of these brain cells細胞 simultaneously同時,
50
194847
3515
幾百種,
現在是數千種腦細胞的感測器,
03:30
and extract提取 from these electrical電動 signals信號
51
198362
3046
並從電子訊號中知道
03:33
the motor發動機 planning規劃
that the brain is generating發電
52
201408
2885
大腦正在產生的動作計畫
03:36
to actually其實 make us move移動 into space空間.
53
204293
2963
讓我們移動到對的位置。
03:39
And by doing that, we converted轉換
these signals信號 into digital數字 commands命令
54
207256
3686
如此一來,
我們把這些訊息轉換成數字指令,
03:42
that any mechanical機械, electronic電子,
or even a virtual虛擬 device設備 can understand理解
55
210942
4992
讓任何機械、電子、
甚至虛擬設備能理解,
03:47
so that the subject學科 can imagine想像
what he, she or it wants to make move移動,
56
215934
6556
使得個體可以想像他或她想做的動作,
03:54
and the device設備 obeys服從 that brain command命令.
57
222490
3451
這個設備就會服從大腦的命令。
03:57
By sensorizingsensorizing these devices設備
with lots of different不同 types類型 of sensors傳感器,
58
225941
3904
藉著在這些有很多感測器的設備
加上感知能力,
正如你們等一下就會看到的,
04:01
as you are going to see in a moment時刻,
59
229845
1785
04:03
we actually其實 sent發送 messages消息
back to the brain to confirm確認
60
231630
3469
我們事實上是把訊息
傳回給大腦來確認,
04:07
that that voluntary自主性 motor發動機 will
was being存在 enacted頒布, no matter where --
61
235099
3955
隨意移動意志會被啟動,
不管在哪裡,
04:11
next下一個 to the subject學科, next下一個 door,
or across橫過 the planet行星.
62
239054
5375
像是在個體旁邊、隔壁、
或是地球的另一端。
04:16
And as this message信息 gave feedback反饋
back to the brain,
63
244429
3241
而當這個訊息被回饋給大腦時,
04:19
the brain realized實現 its goal目標:
to make us move移動.
64
247670
4218
大腦就會發現他的目標
是要讓我們移動。
04:23
So this is just one experiment實驗
that we published發表 a few少數 years年份 ago,
65
251888
3458
這是幾年前我們發表的一個實驗,
04:27
where a monkey, without moving移動 its body身體,
66
255346
2327
實驗中一隻猴子
不用透過移動牠的身體
04:29
learned學到了 to control控制 the movements運動
of an avatar頭像 arm,
67
257673
4104
可以控制一個虛擬手臂的動作,
04:33
a virtual虛擬 arm that doesn't exist存在.
68
261777
2046
這個虛擬手臂並不真的存在。
04:35
What you're listening to
is the sound聲音 of the brain of this monkey
69
263823
3202
你現在聽到的是
這隻猴子大腦所發出的聲音
04:39
as it explores探討 three different不同
visually視覺 identical相同 spheres
70
267025
4404
在虛擬空間裡
探索三個看起來
04:43
in virtual虛擬 space空間.
71
271429
1659
相同的球體。
04:45
And to get a reward獎勵,
a drop下降 of orange橙子 juice果汁 that monkeys猴子 love,
72
273088
4042
猴子得到的獎賞
是一滴牠喜歡的柳橙汁,
04:49
this animal動物 has to detect檢測,
select選擇 one of these objects對象
73
277130
3812
這隻動物需要偵查,
透過觸碰
04:52
by touching接觸,
74
280942
1761
選取其中一個物體,
04:54
not by seeing眼看 it, by touching接觸 it,
75
282703
1652
不是透過觀看,而是透過觸摸,
04:56
because every一切 time this virtual虛擬 hand
touches觸摸 one of the objects對象,
76
284355
3045
因為每一次這個虛擬的手
碰到任一個物品時,
04:59
an electrical電動 pulse脈衝 goes back
to the brain of the animal動物
77
287400
3083
一個電脈衝會傳回動物的大腦
05:02
describing說明 the fine texture質地
of the surface表面 of this object目的,
78
290483
4393
描述這個物品的表面材質,
05:06
so the animal動物 can judge法官 what is
the correct正確 object目的 that he has to grab,
79
294876
3898
所以牠才能判斷哪一個
才是牠要拿的正確物品,
05:10
and if he does that, he gets得到 a reward獎勵
without moving移動 a muscle肌肉.
80
298774
5244
如果拿對了,
牠可以不動用肌肉就獲得獎賞。
一個完美的巴西式午餐:
05:16
The perfect完善 Brazilian巴西人 lunch午餐:
81
304018
2480
05:18
not moving移動 a muscle肌肉
and getting得到 your orange橙子 juice果汁.
82
306498
3715
不動用肌肉就獲得你的柳橙汁。
05:22
So as we saw this happening事件,
83
310213
2804
當我們看見發生這種事情,
05:25
we actually其實 came來了 and proposed建議 the idea理念
that we had published發表 15 years年份 ago.
84
313017
4945
事實上我們十五年前
就提出這個想法並發表它。
05:29
We reenacted重演 this paper.
85
317962
2029
我們重現這篇論文。
05:31
We got it out of the drawers抽屜,
86
319991
1969
我們把文章從抽屜裡拿出來,
05:33
and we proposed建議 that perhaps也許 we could get
a human人的 being存在 that is paralyzed
87
321960
3927
然後我們提出,
或許我們可以讓一個癱瘓的人
05:37
to actually其實 use the brain-machine腦機
interface接口 to regain恢復 mobility流動性.
88
325887
4303
實際使用腦機介面來重獲行動能力。
05:42
The idea理念 was that if you suffered遭遇 --
89
330190
2178
這個概念是,
萬一你為此所苦
05:44
and that can happen發生 to any one of us.
90
332368
2273
而這可能會發生
在我們任何一個人身上。
05:46
Let me tell you, it's very sudden突然.
91
334641
2012
我跟你們說,世事難料。
05:48
It's a millisecond毫秒 of a collision碰撞,
92
336653
1725
只要千分之一秒的撞擊,
05:50
a car汽車 accident事故 that
transforms變換 your life completely全然.
93
338378
3462
一場車禍就會完全改變你的人生。
05:53
If you have a complete完成 lesion病變
of the spinal cord,
94
341840
2857
如果你的脊椎完全損傷,
05:56
you cannot不能 move移動 because your brainstorms奇思妙想
cannot不能 reach達到 your muscles肌肉.
95
344697
3383
你就不能動了,因為你腦中
的電子訊號無法到達你的肌肉。
06:00
However然而, your brainstorms奇思妙想
continue繼續 to be generated產生 in your head.
96
348080
4250
然而,
電子訊號還是持續在你腦中產生。
06:04
Paraplegic截癱, quadriplegic四肢癱瘓 patients耐心
dream夢想 about moving移動 every一切 night.
97
352330
3915
半身或全身癱瘓的患者
每晚都會夢到他們在移動。
06:08
They have that inside their head.
98
356245
2152
在他們腦中有那種移動的感覺。
06:10
The problem問題 is how
to get that code out of it
99
358397
3341
問題是要如何把這個密碼取出
06:13
and make the movement運動 be created創建 again.
100
361738
2924
且讓動作可以再被創造出來。
06:16
So what we proposed建議 was,
let's create創建 a new body身體.
101
364662
3221
所以我們提出的想法是,
我們來做個新的身體。
06:19
Let's create創建 a robotic機器人 vest背心.
102
367883
1736
我們來做個機械背心。
06:21
And that's exactly究竟 why Juliano尤利亞諾 could
kick that ball just by thinking思維,
103
369619
4843
而這正是為什麼朱利亞諾
可以僅透過思考來踢球,
06:26
because he was wearing穿著
the first brain-controlled大腦控制 robotic機器人 vest背心
104
374462
4319
因為他穿著第一件
大腦控制的機械背心。
06:30
that can be used by paraplegic截癱,
quadriplegic四肢癱瘓 patients耐心 to move移動
105
378781
3279
這背心可以讓半身或全身癱瘓
的病人移動,
06:34
and to regain恢復 feedback反饋.
106
382060
1811
並且重獲移動的反饋。
06:35
That was the original原版的 idea理念, 15 years年份 ago.
107
383871
2897
這是十五年前的原創想法。
06:38
What I'm going to show顯示 you is how
156 people from 25 countries國家
108
386768
5474
我現在要展現給你們的是
來自這美麗地球五大洲
06:44
all over the five continents大陸
of this beautiful美麗 Earth地球,
109
392242
2769
25 個國家的 156 個人,
06:47
dropped下降 their lives生活,
dropped下降 their patents專利,
110
395011
3018
他們拋下他們的生活,
拋下他們的父母,
06:50
dropped下降 their dogs小狗, wives妻子,
kids孩子, school學校, jobs工作,
111
398029
4110
拋下他們的狗、妻子、孩子、
學校、工作,
06:54
and congregated聚集 to come to Brazil巴西
for 18 months個月 to actually其實 get this doneDONE.
112
402139
5517
然後聚集在巴西,
待了十八個月把這個完成。
06:59
Because a couple一對 years年份 after Brazil巴西
was awarded頒發 the World世界 Cup杯子,
113
407656
3875
這是因為巴西
獲得世界杯足球賽主辦權的幾年後,
07:03
we heard聽說 that the Brazilian巴西人 government政府
wanted to do something meaningful富有意義的
114
411531
3652
我們聽說巴西政府想要在開幕典禮上
07:07
in the opening開盤 ceremony儀式
115
415183
1698
做一些有意義的事,
07:08
in the country國家 that reinvented改造
and perfected完善 soccer足球
116
416881
3740
在這個重建
並完善足球運動的國家裡,
07:12
until直到 we met會見 the Germans德國, of course課程.
117
420621
2206
當然,那是在我們碰到德國人之前。
07:14
(Laughter笑聲)
118
422827
1393
(笑聲)
07:16
But that's a different不同 talk,
119
424220
1835
但那會是另一個演講,
07:18
and a different不同 neuroscientist神經學家
needs需求 to talk about that.
120
426055
4040
而且要有一個不同的
神經科學家來講這件事。
07:22
But what Brazil巴西 wanted to do
is to showcase櫥窗
121
430095
2074
不過巴西當時想要做的事是
07:24
a completely全然 different不同 country國家,
122
432169
1725
展現一個完全不同的國家,
07:25
a country國家 that values science科學
and technology技術,
123
433894
2888
一個重視科學與科技的國家,
07:28
and can give a gift禮品 to millions百萬,
25 million百萬 people around the world世界
124
436782
3883
而且可以送個禮物給世界上二十五萬
07:32
that cannot不能 move移動 any longer
because of a spinal cord injury.
125
440665
2835
因為脊椎受傷而失去行動能力的人。
07:35
Well, we went to the Brazilian巴西人 government政府
and to FIFAFIFA and proposed建議,
126
443500
3604
我們去巴西政府和國際足協,
07:39
well, let's have the kickoff開始
of the 2014 World世界 Cup杯子
127
447104
3368
提議讓一個巴西的半癱瘓者
07:42
be given特定 by a Brazilian巴西人 paraplegic截癱
128
450472
2372
來為 2014 世界盃開球,
07:44
using運用 a brain-controlled大腦控制 exoskeleton外骨骼
that allows允許 him to kick the ball
129
452844
4890
使用一個大腦控制的
外骨骼機器人來踢球
07:49
and to feel the contact聯繫 of the ball.
130
457734
2276
並感覺與球的接觸。
07:52
They looked看著 at us,
thought that we were completely全然 nuts堅果,
131
460010
2614
他們看著我們,
覺得我們簡直是怪胎,
07:54
and said, "Okay, let's try."
132
462624
2856
然後說:「好吧,我們來試試看。」
07:57
We had 18 months個月 to do everything
from zero, from scratch.
133
465480
4240
我們以 18 個月的時間
來做所有的事情,從零、從無開始。
08:01
We had no exoskeleton外骨骼, we had no patients耐心,
134
469720
3236
我們沒有外骨骼機器人,沒有病人,
08:04
we had nothing doneDONE.
135
472956
1217
我們什麼都沒有。
08:06
These people came來了 all together一起
136
474173
2336
那些人全部聚集在一起,
08:08
and in 18 months個月, we got eight patients耐心
in a routine常規 of training訓練
137
476509
4248
然後在 18 個月內,
我們對 8 個病人做日常訓練,
08:12
and basically基本上 built內置 from nothing this guy,
138
480757
4098
並且基本上是從無開始,這個傢伙,
08:16
that we call Bra-Santos文胸 - 桑托斯 Dumont杜蒙 1.
139
484855
3580
我們稱它為
「巴西-桑托斯杜蒙一號」。
08:21
The first brain-controlled大腦控制
exoskeleton外骨骼 to be built內置
140
489315
3425
世界第一個大腦控制的外骨骼機器人
08:24
was named命名 after the most famous著名
Brazilian巴西人 scientist科學家 ever,
141
492740
4156
是以巴西有史以來最有名的科學家,
08:28
Alberto阿爾貝托 Santos桑托斯 Dumont杜蒙,
142
496896
1973
亞伯托‧桑托斯‧杜蒙來命名,
08:30
who, on October十月 19, 1901,
created創建 and flew himself他自己
143
498869
5803
他在 1901 年 10 月 19 日,
駕駛自己所創造的
08:36
the first controlled受控 airship飛艇 on air空氣
in Paris巴黎 for a million百萬 people to see.
144
504672
7227
第一架飛行器,在巴黎上空
一百萬人的注視下飛行。
08:43
Sorry, my American美國 friends朋友,
145
511899
2019
不好意思,我的美國朋友們,
08:45
I live生活 in North Carolina卡羅來納州,
146
513918
1310
我住在北卡羅萊納州,
08:47
but it was two years年份
before the Wright賴特 Brothers兄弟 flew
147
515228
4882
但萊特兄弟是在二年之後
08:52
on the coast of North Carolina卡羅來納州.
148
520110
2164
才飛過北卡羅萊納州海岸。
08:54
(Applause掌聲)
149
522274
2575
(掌聲)
08:57
Flight飛行 control控制 is Brazilian巴西人.
(Laughter笑聲)
150
525339
4778
飛行管制是巴西人建立的。
(笑聲)
09:02
So we went together一起 with these guys
151
530117
3000
所以我們跟這些人一起
09:05
and we basically基本上 put
this exoskeleton外骨骼 together一起,
152
533117
2901
把這個外骨骼機器人組起來,
09:08
15 degrees of freedom自由,
hydraulic machine
153
536018
3972
15 個自由度,液壓控制的機器,
09:11
that can be commanded指揮 by brain signals信號
154
539990
2717
由大腦訊號所控制
09:14
recorded記錄 by a non-invasive無創 technology技術
called electroencephalography腦電圖
155
542707
4218
被一個非侵入性的科技,
叫腦波儀所記錄下來
09:18
that can basically基本上 allow允許 the patient患者
to imagine想像 the movements運動
156
546925
3189
這可以讓病人來想像動作,
09:22
and send發送 his commands命令
to the controls控制, the motors馬達,
157
550114
3951
然後傳遞他的指令
到控制系統與運動神經,
09:26
and get it doneDONE.
158
554065
1802
來把動作完成。
09:27
This exoskeleton外骨骼 was covered覆蓋
with an artificial人造 skin皮膚
159
555867
2863
這個外骨骼機器人
被一層人造皮膚覆蓋。
09:30
invented發明 by Gordon戈登 Cheng,
one of my greatest最大 friends朋友, in Munich慕尼黑,
160
558730
4084
這是我在慕尼黑最優秀的朋友之一,
戈登‧鄭所發明的。
09:34
to allow允許 sensation感覺 from the joints關節 moving移動
and the foot腳丫子 touching接觸 the ground地面
161
562814
4586
這個人造皮可以讓關節移動
和腳掌接觸地面的感覺,
09:39
to be delivered交付 back to the patient患者
through通過 a vest背心, a shirt襯衫.
162
567400
4540
透過背心或上衣傳回病人身上。
09:43
It is a smart聰明 shirt襯衫
with micro-vibrating微振動 elements分子
163
571940
2970
這是一件有微震動元件的智慧衣服,
09:46
that basically基本上 delivers提供 the feedback反饋
and fools傻瓜 the patient's耐心 brain
164
574910
4823
衣服傳遞反饋,
給病患的大腦產生假象。
09:51
by creating創建 a sensation感覺 that it is not
a machine that is carrying攜帶 him,
165
579733
3471
創造一種不是機器在移動人,
09:55
but it is he who is walking步行 again.
166
583204
3250
而是人自己走路的感覺。
09:58
So we got this going,
and what you'll你會 see here
167
586454
2859
所以我們讓這機器人可以運作,
然後你將會看到的是,
10:01
is the first time one of our patients耐心,
Bruno布魯諾, actually其實 walked.
168
589313
4690
我們其中一個病人,
布魯諾,第一次行走。
10:06
And he takes a few少數 seconds
because we are setting設置 everything,
169
594003
2878
他花了幾秒的時間,
因為我們要設定所有東西,
10:08
and you are going to see a blue藍色 light
cutting切割 in front面前 of the helmet頭盔
170
596881
3297
接著你會看到頭罩前面有一道藍光,
10:12
because Bruno布魯諾 is going to imagine想像
the movement運動 that needs需求 to be performed執行,
171
600178
3920
因為布魯諾需要想像
移動所需要做的動作,
10:16
the computer電腦 is going to analyze分析 it,
Bruno布魯諾 is going to certify證明 it,
172
604098
3208
電腦會分析這個動作,
布魯諾會確認它,
10:19
and when it is certified認證,
173
607306
1809
當它被確認之後,
10:21
the device設備 starts啟動 moving移動
under the command命令 of Bruno's布魯諾的 brain.
174
609115
3527
這個裝置開始在
布魯諾大腦的命令下移動。
10:24
And he just got it right,
and now he starts啟動 walking步行.
175
612642
4575
現在他剛站好,然後他開始走。
10:29
After nine years年份 without
being存在 able能夠 to move移動,
176
617217
2786
在九年不能移動之後,
10:32
he is walking步行 by himself他自己.
177
620003
2670
他開始自己走路。
10:34
And more than that --
178
622673
1602
而且不只如此
10:36
(Applause掌聲) --
179
624275
3228
(掌聲)
10:39
more than just walking步行,
180
627503
1787
不只是走路,
10:41
he is feeling感覺 the ground地面,
181
629290
2318
他能感受地面,
10:43
and if the speed速度 of the exo goes up,
182
631608
2043
當外骨骼機器人的速度變快,
10:45
he tells告訴 us that he is walking步行 again
on the sand of Santos桑托斯,
183
633651
4451
他告訴我們他像是再一次
走在桑托斯的沙灘上,
10:50
the beach海灘 resort採取 where he used to go
before he had the accident事故.
184
638102
4191
那是他發生意外之前
習慣去的海灘度假區。
10:54
That's why the brain is creating創建
a new sensation感覺 in Bruno's布魯諾的 head.
185
642293
3464
這是為什麼布魯諾的大腦
會創造出一個全新的感受。
10:57
So he walks散步, and at the end結束 of the walk步行 --
I am running賽跑 out of time already已經 --
186
645757
3699
他行走,在結束行走的時候
我快沒時間了
11:01
he says, "You know, guys,
187
649456
2724
他說:「各位,
11:04
I need to borrow this thing from you
when I get married已婚,
188
652180
2631
我結婚的時候需要跟你們借這個東西,
11:06
because I wanted to walk步行 to the priest牧師
189
654811
2505
因為我想要走到神父面前
11:09
and see my bride新娘 and actually其實
be there by myself.
190
657316
3774
去看我的新娘,
而且是我本人在場。」
11:13
Of course課程, he will have it
whenever每當 he wants.
191
661090
3392
當然,他隨時都可以擁有。
11:16
And this is what we wanted to show顯示
during the World世界 Cup杯子, and couldn't不能,
192
664482
4082
這是我們在世界盃
很想展示卻沒有展示的東西,
11:20
because for some mysterious神秘 reason原因,
FIFAFIFA cut its broadcast廣播 in half.
193
668564
4174
因為某些神祕的原因,
國際足協把直播給減半了。
11:25
What you are going to see very quickly很快
is Juliano尤利亞諾 Pinto斑馬 in the exo doing the kick
194
673618
7673
各位即將看到的是
朱里亞諾‧平托穿著外骨骼機器人踢球
11:33
a few少數 minutes分鐘 before we went to the pitch瀝青
195
681291
2297
這是在我們調整好後的幾分鐘,
11:35
and did the real真實 thing
in front面前 of the entire整個 crowd人群,
196
683588
2911
而且是觀眾面前做這件事,
11:38
and the lights燈火 you are going to see
just describe描述 the operation手術.
197
686499
3381
你們即將看到藍光描述這個過程。
11:41
Basically基本上, the blue藍色 lights燈火 pulsating脈動
indicate表明 that the exo is ready準備 to go.
198
689880
4888
基本上,藍色光閃爍
代表外骨骼機器人已經準備好運作。
11:46
It can receive接收 thoughts思念
and it can deliver交付 feedback反饋,
199
694768
3075
它可以接受想法並且傳遞回饋,
11:49
and when Juliano尤利亞諾
makes品牌 the decision決定 to kick the ball,
200
697843
3018
而當朱利亞諾做出踢球的決定時,
11:52
you are going to see
two streams of green綠色 and yellow黃色 light
201
700861
3103
你們將會看到二道綠光和黃光
11:55
coming未來 from the helmet頭盔
and going to the legs,
202
703964
2677
從頭罩流到腿,
11:58
representing代表 the mental心理 commands命令
that were taken採取 by the exo
203
706641
4101
這代表外骨骼機器人
已經接獲指令
12:02
to actually其實 make that happen發生.
204
710742
1899
來讓動作真的產生。
12:04
And in basically基本上 13 seconds,
205
712641
2695
在 13 秒內,
12:07
Juliano尤利亞諾 actually其實 did.
206
715336
2083
朱利亞諾就做到了。
12:09
You can see the commands命令.
207
717419
1716
你可以看到那些指令。
12:11
He gets得到 ready準備,
the ball is set, and he kicks.
208
719135
4340
他準備好,球放好,然後他踢球。
12:15
And the most amazing驚人 thing is,
209
723475
1878
最令人訝異的是,
12:17
10 seconds after he did that,
and looked看著 at us on the pitch瀝青,
210
725353
3232
在他做完十秒後,
他看著主控台上的我們,
12:20
he told us, celebrating慶祝 as you saw,
211
728585
2277
他跟我們說,
歡欣鼓舞就像你們看到的樣子,
12:22
"I felt the ball."
212
730862
1830
「我感覺到球了。」
12:25
And that's priceless無價.
213
733562
2197
那真是無價。
12:27
(Applause掌聲)
214
735759
1872
(掌聲)
12:29
So where is this going to go?
215
737631
1500
所以這會怎麼發展下去?
12:31
I have two minutes分鐘 to tell you
216
739131
1935
我有兩分鐘可以告訴你們,
12:33
that it's going to the limits範圍
of your imagination想像力.
217
741066
3250
受限於各位想像力。
12:36
Brain-actuating腦動 technology技術 is here.
218
744316
2179
腦驅動的科技就在這裡。
12:38
This is the latest最新: We just
published發表 this a year ago,
219
746495
2554
這是最近的,我們一年前才發表,
12:41
the first brain-to-brain腦 - 大腦 interface接口
220
749049
2233
第一個腦對腦介面
12:43
that allows允許 two animals動物
to exchange交換 mental心理 messages消息
221
751282
3627
能讓兩隻動物交換心靈訊息。
12:46
so that one animal動物 that sees看到 something
coming未來 from the environment環境
222
754909
3576
所以一隻動物
從環境中看到某些東西,
12:50
can send發送 a mental心理 SMS短信,
a torpedo魚雷, a neurophysiological神經生理學 torpedo魚雷,
223
758485
5552
可以傳一個心靈簡訊,一個魚雷,
一個神經生理的魚雷,
12:56
to the second第二 animal動物,
224
764042
1606
給另一隻動物。
12:57
and the second第二 animal動物 performs施行
the act法案 that he needed需要 to perform演出
225
765648
3877
然後第二隻動物
做出牠需要做的反應,
13:01
without ever knowing會心 what
the environment環境 was sending發出 as a message信息,
226
769525
4458
甚至不知道環境給了什麼訊息,
13:05
because the message信息 came來了
from the first animal's動物 brain.
227
773983
3296
因為訊息
是從第一隻動物的腦傳出來的。
13:09
So this is the first demo演示.
228
777279
2370
所以這是第一個展示,
13:11
I'm going to be very quick
because I want to show顯示 you the latest最新.
229
779649
3954
我要加快腳步
因為我想要給你們看最新的。
13:15
But what you see here
is the first rat getting得到 informed通知
230
783603
5570
你們看到的是第一隻老鼠,
13:21
by a light that is going to show顯示 up
on the left of the cage
231
789192
2933
被籠子左邊出現的光提示
13:24
that he has to press the left cage
to basically基本上 get a reward獎勵.
232
792125
3740
要按左邊籠子來獲得獎賞。
13:27
He goes there and does it.
233
795865
1793
牠走到那邊然後按下去。
13:29
And the same相同 time,
he is sending發出 a mental心理 message信息
234
797658
2326
在這同時,牠傳送一個心靈訊息,
13:31
to the second第二 rat
that didn't see any light,
235
799984
3023
給沒有看到任何光線的第二隻老鼠,
13:35
and the second第二 rat,
in 70 percent百分 of the times
236
803007
2361
而第二隻老鼠,
在百分之七十的試驗裡,
13:37
is going to press the left lever槓桿
and get a reward獎勵
237
805368
4213
會去按左邊控制桿然後獲得獎賞,
13:41
without ever experiencing經歷
the light in the retina視網膜.
238
809581
4135
牠的視網膜完全沒有感應到光。
13:45
Well, we took this
to a little higher更高 limit限制
239
813716
4134
我們加深這個的難度,
13:49
by getting得到 monkeys猴子 to collaborate合作
mentally精神上 in a brain net,
240
817850
4732
讓猴子們在一個大腦網路中合作,
13:54
basically基本上 to donate their brain activity活動
241
822582
2190
貢獻牠們的大腦活動,
13:56
and combine結合 them to move移動
the virtual虛擬 arm that I showed顯示 you before,
242
824772
3518
然後結合它們來移動
我之前給你們看過的虛擬手臂,
14:00
and what you see here is the first time
the two monkeys猴子 combine結合 their brains大腦,
243
828290
4768
各位在這邊看到的是兩隻猴子
第一次結合牠們的大腦,
14:05
synchronize同步 their brains大腦 perfectly完美
to get this virtual虛擬 arm to move移動.
244
833058
4258
完美地同步牠們的大腦
來使這隻虛擬手臂移動。
14:09
One monkey is controlling控制 the x dimension尺寸,
245
837316
2800
一隻猴子控制 X 方向,
14:12
the other monkey
is controlling控制 the y dimension尺寸.
246
840116
2880
另外一隻猴子控制 Y 方向。
14:14
But it gets得到 a little more interesting有趣
when you get three monkeys猴子 in there
247
842996
4180
但有三隻猴子的時候,
事情變得更有趣。
14:19
and you ask one monkey to control控制 x and y,
248
847176
3807
一隻猴子控制 X 和 Y,
14:22
the other monkey to control控制 y and z,
249
850983
2671
另一隻控制 Y 和 Z,
14:25
and the third第三 one to control控制 x and z,
250
853654
2878
第三隻控制 X 和 Z,
14:28
and you make them all
play the game遊戲 together一起,
251
856532
2116
讓牠們一起玩這個遊戲,
14:30
moving移動 the arm in 3D into a target目標
to get the famous著名 Brazilian巴西人 orange橙子 juice果汁.
252
858648
5954
在虛擬 3D 空間中移動手臂
來獲得有名的巴西柳橙汁。
14:36
And they actually其實 do.
253
864602
2385
而牠們真的做到。
14:38
The black黑色 dot is the average平均
of all these brains大腦 working加工
254
866987
4174
黑點是這三隻猴子的大腦
14:43
in parallel平行, in real真實 time.
255
871161
2858
同時、即時運作的平均值。
14:46
That is the definition定義
of a biological生物 computer電腦,
256
874019
3086
這是生物電腦的定義,
14:49
interacting互動 by brain activity活動
and achieving實現 a motor發動機 goal目標.
257
877105
4542
透過大腦活動互動
並達到一個動作目標。
14:53
Where is this going?
258
881647
1889
這會發展到哪裡?
14:55
We have no idea理念.
259
883536
2585
我們並不知道。
14:58
We're just scientists科學家們.
260
886121
1800
我們只是科學家。
14:59
(Laughter笑聲)
261
887921
1297
(笑聲)
15:01
We are paid支付 to be children孩子,
262
889218
2556
我們被付錢來當孩子,
15:03
to basically基本上 go to the edge邊緣
and discover發現 what is out there.
263
891774
3990
往前邁進並探索外面的世界。
15:07
But one thing I know:
264
895764
1686
但有一件事情我知道:
15:09
One day, in a few少數 decades幾十年,
265
897450
2185
在幾十年內的某天,
15:11
when our grandchildren孫子
surf衝浪 the Net just by thinking思維,
266
899635
3522
當我們的孫子
只要透過「思考」就能上網,
15:15
or a mother母親 donates捐贈 her eyesight眼力
to an autistic自閉症 kid孩子 who cannot不能 see,
267
903157
4318
或是一個母親可以把視力分享給
看不見的自閉症孩子,
15:19
or somebody speaks說話 because
of a brain-to-brain腦 - 大腦 bypass旁路,
268
907475
2928
或是某人透過腦對腦的傳遞說話,
15:22
some of you will remember記得
that it all started開始 on a winter冬季 afternoon下午
269
910403
6327
各位之中的某些人
將會想起這是由一個冬天下午,
15:28
in a Brazilian巴西人 soccer足球 field領域
with an impossible不可能 kick.
270
916730
3772
在巴西足球場上不可能的一球開始的。
15:32
Thank you.
271
920502
1996
謝謝各位。
15:34
(Applause掌聲)
272
922498
5665
(掌聲)
15:43
Thank you.
273
931962
3260
謝謝各位。
15:59
Bruno布魯諾 Giussani吉薩尼: Miguel米格爾,
thank you for sticking癥結 to your time.
274
947440
3564
布魯諾‧朱薩尼:
米奎爾,感謝你遵守時間。
16:03
I actually其實 would have given特定 you
a couple一對 more minutes分鐘,
275
951004
2525
老實說我希望可以多給你幾分鐘,
16:05
because there are a couple一對 of points
we want to develop發展, and, of course課程,
276
953529
3384
因為我們想要繼續探究幾個點,
而且,當然,
16:08
clearly明確地 it seems似乎 that we need connected連接的
brains大腦 to figure數字 out where this is going.
277
956913
3897
很顯然我們需要相連接的大腦
來弄清楚這會發展到哪裡。
16:12
So let's connect all this together一起.
278
960810
1902
所以我們來把這些全部串起來。
16:14
So if I'm understanding理解 correctly正確地,
279
962712
1669
如果我理解正確,
16:16
one of the monkeys猴子
is actually其實 getting得到 a signal信號
280
964381
2499
一隻猴子實際上獲得訊號,
16:18
and the other monkey
is reacting反應 to that signal信號
281
966880
2266
另外二隻猴子對那個訊號做出反應,
16:21
just because the first one is receiving接收 it
and transmitting發射 the neurological神經 impulse衝動.
282
969146
4485
這是因為第一隻接收到訊號,
然後傳送這個神經脈衝。
16:25
Miguel米格爾 NicolelisNicolelis:
No, it's a little different不同.
283
973631
2224
不是,這有一點不一樣。
16:27
No monkey knows知道 of the existence存在
of the other two monkeys猴子.
284
975855
2891
沒有猴子知道其他兩隻猴子的存在。
16:30
They are getting得到 a visual視覺 feedback反饋 in 2D,
285
978746
2936
牠們獲得二維的視覺回饋,
16:33
but the task任務 they have
to accomplish完成 is 3D.
286
981682
2673
但是牠們要完成的任務是在三維空間。
16:36
They have to move移動 an arm
in three dimensions尺寸.
287
984355
2599
牠們要在三維空間中移動一隻手臂,
16:38
But each monkey is only getting得到
the two dimensions尺寸 on the video視頻 screen屏幕
288
986954
3402
但是每隻猴子只會在螢幕上看到
16:42
that the monkey controls控制.
289
990356
1776
自己控制的兩個維度。
16:44
And to get that thing doneDONE,
290
992132
3018
而要完成那件事情,
16:47
you need at least最小 two monkeys猴子
to synchronize同步 their brains大腦,
291
995150
2814
你需要至少兩隻猴子同步牠們的大腦,
16:49
but the ideal理想 is three.
292
997964
1771
但是理想上是三隻。
16:51
So what we found發現 out is that
when one monkey starts啟動 slacking消極怠工 down,
293
999735
3616
所以我們發現的是,
當其中一隻猴子開始鬆懈,
16:55
the other two monkeys猴子
enhance提高 their performance性能
294
1003351
2611
另外兩隻猴子會表現得更好
16:57
to get the guy to come back,
295
1005962
1982
來讓那隻鬆懈的猴子跟上來,
16:59
so this adjusts調整 dynamically動態,
296
1007944
2106
所以這會動態調整,
17:02
but the global全球 synchrony同步 remains遺跡 the same相同.
297
1010050
4349
不過整體的同步還是維持一樣。
17:06
Now, if you flip翻動
without telling告訴 the monkey
298
1014399
2624
現在,假設你改變
每個大腦要控制的維度,
17:09
the dimensions尺寸 that each brain
has to control控制,
299
1017023
2298
而不告訴猴子,
17:11
like this guy is controlling控制 x and y,
300
1019321
2299
比方說這隻控制 X 跟 Y,
17:13
but he should be controlling控制 now y and z,
301
1021620
2415
但牠現在要控制 Y 跟 Z,
17:16
instantaneously瞬間, that animal's動物 brain
forgets忘記 about the old dimensions尺寸
302
1024035
4783
這隻動物的大腦立即忘記舊的維度,
17:20
and it starts啟動 concentrating集中
on the new dimensions尺寸.
303
1028818
2518
而牠開始專注在新的維度。
17:23
So what I need to say is
that no Turing圖靈 machine,
304
1031336
3287
所以我必須講的是沒有任何圖靈機,
17:26
no computer電腦 can predict預測
what a brain net will do.
305
1034623
4202
沒有電腦可以預測
一個大腦網路會做什麼。
17:30
So we will absorb吸收 technology技術
as part部分 of us.
306
1038825
2381
我們會把科技變成我們的一部份。
17:33
Technology技術 will never absorb吸收 us.
307
1041206
2609
科技無法吞噬我們。
17:35
It's simply只是 impossible不可能.
308
1043815
2641
這是不可能的。
17:38
BGBG: How many許多 times have you tested測試 this?
309
1046456
3050
布魯諾:你們做了多少次測試?
17:41
And how many許多 times
have you succeeded成功 versus failed失敗?
310
1049506
2545
還有,你們成功和失敗多少次?
17:44
MNMN: Oh, tens of times.
311
1052051
2276
米奎爾:噢,幾十次。
17:46
With the three monkeys猴子?
Oh, several一些 times.
312
1054327
2238
三隻猴子的?噢,好幾次。
17:48
I wouldn't不會 be able能夠 to talk about this here
unless除非 I had doneDONE it a few少數 times.
313
1056565
4620
除非我做了好幾次,
不然我沒有辦法在這邊講這個議題。
17:53
And I forgot忘記 to mention提到, because of time,
314
1061185
2601
因為時間的關係,我忘記提及,
17:55
that just three weeks ago,
a European歐洲的 group
315
1063786
3761
三週前,有一個歐洲的團隊,
17:59
just demonstrated證明 the first
man-to-man人盯人 brain-to-brain腦 - 大腦 connection連接.
316
1067547
5090
剛展示了第一個人腦對人腦的連結。
18:04
BGBG: And how does that play?
317
1072637
1520
布魯諾:那表現如何?
18:06
MNMN: There was one bit of information信息 --
big ideas思路 start開始 in a humble謙卑 way --
318
1074157
4582
米奎爾:有一點點消息,
大的點子都從簡單的方式開始
18:10
but basically基本上 the brain activity活動
of one subject學科
319
1078739
6363
但基本上其中一個受試者的大腦活動
18:17
was transmitted發送 to a second第二 object目的,
all non-invasive無創 technology技術.
320
1085102
4206
被傳到另一個受試者上,
全部是非侵入式科技。
18:21
So the first subject學科 got a message信息,
like our rats大鼠, a visual視覺 message信息,
321
1089308
4244
第一個受試者獲得一個訊息,
和我們的老鼠一樣,是視覺訊息,
18:25
and transmitted發送 it to the second第二 subject學科.
322
1093552
2554
而後傳給第二個受試者。
18:28
The second第二 subject學科 received收到
a magnetic磁性 pulse脈衝 in the visual視覺 cortex皮質,
323
1096106
4482
第二個受試者的視覺皮層
接受到磁場脈衝,
18:32
or a different不同 pulse脈衝,
two different不同 pulses脈衝.
324
1100588
3506
或是其它脈衝,
二種不同的脈衝。
18:36
In one pulse脈衝, the subject學科 saw something.
325
1104094
2705
在一個脈衝中,
受試者看到某個東西,
18:38
On the other pulse脈衝,
he saw something different不同.
326
1106799
2136
在另一個脈衝中,
他看到不同的東西,
18:40
And he was able能夠 to verbally口頭 indicate表明
327
1108935
1983
而且他能夠口頭說明
18:42
what was the message信息
the first subject學科 was sending發出
328
1110918
3040
第一個受試者透過網際網路
18:45
through通過 the Internet互聯網 across橫過 continents大陸.
329
1113958
2895
所傳遞的訊息是什麼。
18:48
Moderator主席: Wow.
Okay, that's where we are going.
330
1116853
2519
主持人:哇。好,
那就是我們未來的方向。
18:51
That's the next下一個 TEDTED Talk
at the next下一個 conference會議.
331
1119372
2317
這會是下個會議的 TED 演講。
18:53
Miguel米格爾 NicolelisNicolelis, thank you.
MNMN: Thank you, Bruno布魯諾. Thank you.
332
1121689
2907
米奎爾‧尼可雷立斯,謝謝你。
謝謝你,布魯諾。謝謝大家。
Translated by Yamei Huang
Reviewed by YU TING HUANG

▲Back to top

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