2014. június 12-én, pont 3:33-kor
egy enyhe téli délután a brazíliai São Paulóban
egy tipikus dél-amerikai téli délutánon
— a képen látható fiú, fiatalember,
aki mintha a gólját ünnepelné —,
ez a 29 éves Juliano Pinto, csodálatos tettet hajtott végre.
Noha béna, és nem érez semmit
a lábujja hegyétől mellmagasságig egy hat évvel ezelőtt történt
autóbaleset következményeként, amelyben meghalt a fivére,
Julianónak megsérült a gerincvelője, s így tolószékbe kényszerült.
Juliano aznap felnőtt a feladatához, s olyan dolgot mutatott,
ami azoknak, akik 6 évig bénultnak látták, lehetetlennek tűnt.
Juliano Pinto végezte a kezdőrúgást
a 2014-es brazíliai labdarúgó világbajnokságon
— csupán gondolkodás útján.
Nem tudta mozgatni a testét,
de el tudta képzelni, milyen mozdulatokkal tudja elrúgni a labdát.
Sérülése előtt sportoló volt. Most parasportoló.
Remélem, pár év múlva Indul a paralimpiai játékokon.
De gerincvelő-sérülés egyvalamitől nem fosztotta meg Julianót:
ez pedig az ábrándozás képessége.
És aznapi álmát valóra váltotta a stadion hetvenötezres közönsége,
és közel egymilliárd tévénéző előtt.
A kezdőrúgás harmincéves alapkutatást koronázott meg,
amely során azt vizsgálták,
hogy működik az agy, ez a csodás univerzum a két fülünk között,
amely csak a fejünk fölötti univerzumhoz fogható,
mert százmilliárdnyi,
egymással elektromos kisüléssel társalgó elemet tartalmaz.
Amit Juliano megtett, ahhoz 30 év laboratóriumi töprengés
és 15 év tervezés kellett.
John Chapinnel 15 évvel ezelőtt egy cikkben javasoltuk,
hogy építsünk meg egy ú.n. agy-gép interfészt, csatolót,
ami azt jelenti, hogy összekötjük az agyat a berendezésekkel,
így az állatok és az emberek mozgatni tudják a berendezéseket,
nem számít, milyen messze van tőlük,
elég csak rágondolniuk arra, amit meg akarnak tenni.
Munkatársaink elmondták, hogy szakmai segítséget kell kérnünk
pszichiáterektől.
De a skót és a brazil kutató rendületlenül végezte a munkáját,
mert mindkettőnket így neveltek saját hazánkban,
és vagy 12-15 éven keresztül
újra és újra bemutattuk, hogy ez megvalósítható.
Az agy-gép csatoló nem űrtechnika,
csupán az agykutatás terméke.
Érzékelőket használ
az agy által keltett elektromos kisülések észlelésére,
amelyek mozgató utasításokat hoznak létre,
az utasítások aztán a gerincvelőbe jutnak.
Olyan érzékelőt terveztünk, amely egyidejűleg észlelheti
a korábban több száz, ma már több ezer agysejt jeleit,
és ki tudja választani belőlük az agy által keltett,
a mozgás megtervezésére alkalmas elektromos jeleket,
hogy a térben mozgassanak bennünket.
Mi átalakítottuk ezeket a jeleket digitális utasításokká,
amelyeket a mechanikus, elektronikus vagy virtuális eszközök képesek értelmezni.
s így a beteg el tudja képzelni, hogy mijét akarja mozgatni,
az eszköz pedig teljesíti az agy utasítását.
Az eszközt sokféle, eltérő típusú érzékelővel láttuk el,
mindjárt bemutatom őket,
velük üzeneteket küldtünk az agyba,
megerősítve, hogy az akaratlagos mozgás teljesítése folyik, akárhol,
a beteg mellett, a szomszédban, vagy a Föld túloldalán.
Amint ez az üzenet visszacsatolást ad az agynak,
az agy fölfogja feladatát: meg kell mozdítania bennünket.
Az egyik kísérletben, amelyet közzétettünk pár éve,
egy majom, testének mozgatása nélkül megtanulta,
hogyan irányítsa
nem létező, virtuális keze mozgását.
Most a majom agyának hangja hallatszik,
miközben a majom három különböző, látványra egyforma gömböt
derít fel a virtuális térben.
Ahhoz, hogy jutalmul egy kis narancslevet kapjon, amit szeret,
az állatnak tapintással kell észlelnie, kiválasztania
valamelyik tárgyat,
nem látás útján, hanem tapintással,
mert mindig, amikor a virtuális keze megérinti az egyik tárgyat,
egy villamos impulzus jut vissza az állat agyába,
amely leírja a tárgy felszínének finom szerkezetét,
így az állat meg tudja ítélni, melyik tárgyat kell megfognia,
és ha sikerül neki, megkapja a jutalmát, anélkül, hogy egy izmát is mozgatta volna
A tökéletes brazil ebéd:
megkapjuk a narancslevünket, anélkül, hogy megmozdulnánk.
Miután láttuk, hogy ez megtörtént,
javasoltuk a 15 éve közzétett ötlet kivitelezését.
Újból elővettük azt a közleményt.
Feltúrtuk érte a fiókjainkat,
és azt mondtuk, hogy hozzásegíthetünk egy bénult embert,
hogy az agy-gép csatoló révén visszanyerje a mozgását.
Az ötlet az volt, hogy ha valakit baleset ért—,
és szerencsétlenség bárkit érhet,
a balesetek hirtelen történnek.
Egy ütközés pillanatok kérdése,
és a baleset teljesen átalakítja az életünket.
Ha a gerincvelőnk megsérül,
megbénulunk, mert az agyi kisülések nem jutnak el az izmokba.
De agyi kisülések továbbra is keletkeznek. A két végtagjukra,
vagy minden végtagjukra bénultak éjszakánként mozgásról álmodnak.
Benne van a fejükben.
Az a nehézség, hogyan nyerjük ki onnan a kódot,
és hogyan indítsuk el újra a mozgást.
Tehát azt javasoltuk, hogy készítsünk egy új testet.
Készítsünk egy robotmellényt.
Juliano pontosan ezért tudta elrúgni a labdát — csak gondolatai útján —,
mert az első, agyi szabályozású robotmellényt viselte,
amelyet végtagbénult betegek mozgásra használhatnak,
és visszanyerhetik a hiányzó visszacsatolást.
15 éve ez volt a kiinduló ötlet.
Be szeretném mutatni, hogy 156 ember 25 országból,
gyönyörű Földünk öt világrészéből
otthagyta eddigi életét, kiváltságait
faképnél hagyta feleségét, kutyáját, gyerekeit, iskoláját, munkáját,
hogy 18 hónapra Brazíliába jöjjön, hogy ez sikerüljön.
Pár évre rá, hogy Brazília elnyerte a világkupa rendezési jogát,
megtudtuk, hogy a brazil kormány valami jelentőségteljessel
akar előrukkolni a nyitó ünnepségen,
abban az országban, amely újra föltalálta és tökéletesítette a focit,
— amíg nem kerültünk szembe a németekkel.
(Nevetés)
De ez már más tészta,
és erről más neurológusoknak kell beszélniük.
Brazília meg akarta mutatni,
hogy ez egy teljesen más ország,
olyan, amely értékeli a tudományt és a technológiát,
és milliókat tud megajándékozni, 25 millió embert a világon,
akik gerincvelő-sérülésük miatt mozgásképtelenek.
Megkerestük a brazil kormányt, és a FIFA-t, és javasoltuk,
hogy a 2014-es világkupán a kezdőrúgást
egy brazil végtagbénult végezze,
aki gondolatvezérlésű külső csontvázat használ, ezért el tudja rúgni a labdát,
és érezni képes a labdát.
Úgy néztek ránk, mint a tök hülyékre,
de azt mondták: "OK, próbálják meg".
18 hónapunk volt rá, a nulláról kezdtük.
Nem volt külső csontvázunk, nem voltak pácienseink,
még semmit sem tettünk.
Ezek az emberek összejöttek.
és 18 hónap alatt a tréningen lett 8 páciensünk,
és tulajdonképpen a nulláról hoztuk föl ezt a fickót,
akit Bra-Santos Dumont 1-nek neveztünk el.
Az elsőként megépítendő, gondolatvezérlésű külső csontvázat
a leghíresebb brazil tudósról neveztük el,
Alberto Santos Dumont-ról,
aki 1901. október 19-én milliók szeme láttára fölszállt
Párizsban az általa megalkotott, első irányítható léghajóval.
Elnézést, amerikai barátaim,
én Észak-Karolinában élek,
de ez két évvel a Wright-fivérek
Észak-Karolina partján tett repülése előtt történt.
(Taps)
A repülésirányítás brazil találmány. (Nevetés)
Úgyhogy, ezekkel a fickókkal együtt
összeraktuk a külső csontvázat,
egy 15 szabadságfokú hidraulikus gépezetet,
amelyet nem-invazív technológiával nyert
agyi jelekkel lehet vezérelni, az ú.n. elektroenkefalográfiával.
Ez lehetővé teszi, hogy a páciens elképzelje a mozgást,
és továbbküldje az utasítást a szabályozóknak, a motoroknak,
és végrehajtassa.
A külső csontvázat mesterséges bőrrel vontuk be,
amelyet jó barátom, Gordon Cheng talált föl Münchenben,
hogy a páciens mozgó ízületet és földet érintő lábat érezzen,
amely a mellényén, ingén keresztül visszacsatolódik hozzá.
Ez egy rezgőelemekkel felszerelt okos ing,
amely a visszacsatolást valósítja meg, és becsapja a páciens agyát,
mert azt az érzetet kelti benne, hogy nem a gép viszi,
hanem ismét ő maga jár.
Elindítottuk a dolgokat, és láthatják,
ahogy első ízben egyik páciensünk, Bruno — már jár.
Pár másodperc múlva, mert még mindenfélét állítgatunk,
látni fognak egy kék jelzőfényt a sisakja elején,
mert Bruno el fogja képzelni a tervezett mozgást,
a gép ezt elemezni fogja, Bruno pedig jóváhagyja,
és a jóváhagyás után
a készülék mozogni kezd Bruno agyának utasítására.
Bruno nem hibázta el, és most elkezd járni.
9 év mozgásképtelenség után
önállóan jár.
Ráadásul —
(Taps)
nemcsak jár,
érzi is a talajt,
és ha a külső csontváz megépül,
Bruno elmondja, hogy ismét jár Santos homokján,
azon a fürdőhelyen, ahol balesete előtt járkált.
Az agya ezért kelt új érzetet Bruno fejében.
Tehát jár, és a séta után — fogytán az időm —
azt mondja: "Az a helyzet, fiúk,
hogy kölcsön kell kérnem tőletek ezt a kütyüt,
amikor megnősülök, mert el akarok menni a paphoz,
találkozni akarok az arámmal, és önálló akarok nála lenni.
Persze, megkapja, amikor csak akarja.
Ezt akartuk bemutatni a világkupa idején, de nem tudtuk,
mert rejtélyes okokból a FIFA félbeszakította az adást.
Mindjárt Julianót látják, amint a külső csontvázban elvégzi a rúgást;
percekkel előtte, hogy kimentünk a pályára,
hogy a tömeg előtt a valóságban is megcsináljuk a dolgot.
A fények, amelyeket látni fognak, leírják a műveletet.
A villogó kék fény jelzi, hogy a külső csontváz menetkész.
Eljutnak hozzá a gondolatok, és leadja a visszacsatolást,
és amikor Juliano eldönti, hogy belerúg a labdába,
látni fognak egy zöld és egy sárga fényt,
ami a sisakjából indul ki és a lába felé tart, jelezve
az agyból kiinduló utasításokat, melyeket a külső csontváz vesz,
és végrehajt.
13 másodperc alatt
Juliano véghezvitte.
Láthatják az utasításokat.
A fiú fölkészül, a labda a helyén van, azután rúg.
A legcsodálatosabb dolog,
hogy 10 másodperccel az után, hogy sikerült neki, ránk nézett,
és ünnepélyesen azt mondta:
"Éreztem a labdát."
Ez fölbecsülhetetlen értékű eredmény.
(Taps)
Merre tartunk?
Két percem van rá, hogy elmondjam,
az ügy az önök képzelőerejének határa felé tart.
Az agy működtette technológia már jelen van.
A legutóbbi eredményt egy éve közöltük le
az első agy-agy csatolóról,
amely lehetővé teszi, hogy két állat gondolatokat váltson úgy,
hogy az egyikük, ha valamit lát felbukkanni a környezetéből,
egy gondolati SMS-t, egy neurofiziológiai torpedót
tud küldeni a másiknak,
az pedig végrehajtja a kellő műveletet,
anélkül, hogy tudná, milyen üzenet érkezett a környezettől,
mert hiszen az üzenet az első állat agyától érkezett.
Ez az első demó.
Még meg akarom mutatni önöknek a legutóbbit.
Itt az látható, amikor az első patkány
a ketrec bal oldalán felvillanó fény útján megtudja,
hogy akkor kap jutalmat, ha megnyomja bal oldali ketrecet.
Odamegy és megnyomja.
Ezzel egy időben küld egy gondolati üzenetet
a másik patkánynak, amelyik nem látta a fényt,
és ez a patkány az esetek 70%-ában
megnyomja a bal oldali kart, és ezért megkapja a jutalmát,
anélkül, hogy a fény a retinájára jutott volna.
Most magasabbra emeltük a lécet,
és majmokat vettünk rá a gondolati együttműködésre egy agyi hálózatban,
hogy engedjék át az agyműködésüket,
és úgy hangolják össze, hogy mozgassák a virtuális kezet.
Itt a két majom első ízben hangolja össze az agyműködését,
teljesen szinkronizálják az agyukat, és megmozdítják a virtuális kezet.
Az egyik majom szabályozza az X dimenziót,
a másik az Y dimenziót.
Még érdekesebbé válik, ha három majom vesz részt a kísérletben,
és arra kérjük az elsőt, hogy szabályozza a X és az Y,
a másikat arra, hogy szabályozza az Y és a Z,
a harmadikat arra, hogy szabályozza az X és a Z dimenziót,
és rávesszük őket, hogy együtt játsszák a partit,
három dimenzióban mozgassák a kezet, hogy megszerezzék a híres brazil narancslevet.
És megoldják.
A fekete pont a párhuzamosan működő agyak átlagát jelöli
valós időben.
Ez a biológiai számítógép definíciója,
amely agyi tevékenység útján működik és mozgat.
Hová vezet mindez?
Fogalmunk sincs.
Mi csak kutatók vagyunk.
(Nevetés)
Azért fizetnek bennünket, hogy gyerekek legyünk,
hogy elmerészkedjünk a végekig, és fedezzük föl, mi van azon túl.
De egyet biztosan tudok:
néhány évtizeden belül egy nap,
amikor unokáink gondolati irányítással szörföznek a hálón,
vagy egy anya szeme világát adja vak, autista gyerekének,
vagy valaki agytól agyig kerülőút segítségével kezd beszélni,
valakinek önök közül eszébe jut, hogy a történet egy téli délután
egy brazil futballpályán kezdődött, egy hihetetlen rúgással.
Köszönöm.
(Taps)
Köszönöm. (Taps)
Bruno Giussani: Miguel, köszönöm, hogy tartottad magad az idődhöz.
Megérdemelnél még több időt is, még egy pár percet,
mert van egy pár kifejtendő kérdés,
és világos: össze kell kapcsolni az agyakat, hogy rájöjjünk,
mire vezet ez. Kössünk mindent össze.
Ha jól értem,
az egyik majom kap egy jelet,
a másik meg reagál a jelre, mert az első majom
veszi a jelet, és továbbítja a neurológiai impulzust.
Miguel Nicolelis: Nem, nem egészen így van.
A majmok nem tudnak egymás létezéséről.
A visszacsatolás látás útján, két dimenzióban történik,
de a feladatukat három dimenzióban kell végrehajtaniuk.
A kezet három dimenzióban kell mozgatniuk.
De mindegyik majom csak két dimenziót lát
az általa irányított képernyőn.
Hogy el tudjuk végezni a feladatot,
az kell, hogy legalább két majom hangolja össze az agyát,
de az ideális a három majom.
Rájöttünk: ha egyikük elkezd lazsálni,
a két másik majom rákapcsol,
hogy a lazsáló följavuljon,
így dinamikusan ismét összhangba kerülnek,
de az általános szinkronizálás nem változik.
Ha módosítjuk az agyuk által szabályozandó dimenziókat,
de nem szólunk a majmoknak róla,
mondjuk, ő most az X és Y dimenziót szabályozza,
de ezután majd az Y és Z dimenziót kell,
az állat agya azonnal elfelejti a régi feladatot,
és kezd összpontosítani az új dimenziókra.
Meg kell mondanom, hogy sem Turing gépe, sem egy számítógép
nem tudja előrejelezni, mit fog tenni egy agyakból álló hálózat.
A technológiát mint saját részünket fogjuk magunkba szívni.
A technológia soha nem fog magába szívni minket.
Az egyszerűen lehetetlen.
BG: Ezt hányszor tesztelted?
Hányszor volt a kísérlet sikeres, illetve sikertelen?
MN: Ó, több tucatszor.
Három majommal? Ó, többször.
Ha nem csináltam volna meg jó párszor, nem tudnék róla beszélni.
Az időszűke miatt elfelejtettem említeni,
hogy három hete egy európai kutatócsoport
bemutatta az első, embereken végzett agy—agy kapcsolatot.
BG: Hogy jártak el?
MN: Volt egy pici információ — a nagy ötletek szerényen indulnak —,
az egyik alany agyműködését továbbították a másikéra,
mindezt nem-invazív technológiával.
Az első alany kapott egy vizuális üzenetet, mint ahogy a patkányunk,
és továbbította a másik alanynak,
A másik agykérgének látásközpontja vette a mágneses impulzust,
vagy egy más impulzust, két különböző impulzust.
Az egyik impulzus idején az alany látott valamit.
A másik impulzus idején valami mást látott.
Képes volt élőszóban megadni,
milyen üzenetet küldött neki az első alany
interneten keresztül, egy másik földrészről.
BG: Hűha! Oké, abba az irányba tartunk.
Ez lesz a jövő TED ülésen a beszélgetésünk témája.
Miguel Nicolelis, köszönjük szépen. MN: Köszönöm, Bruno. Köszönöm.