În 12 iunie 2014, la 15:33 fix,
într-o după-amiază plăcută de iarnă, în Sao Paulo, Brazilia,
– o după-amiază de iarnă tipic sud-americană –
tânărul pe care îl vedeți aici sărbătorind ca și cum ar fi înscris un gol
Juliano Pinto, de 29 de ani, a realizat ceva absolut magnific.
Deși era paralizat
și nu simțea nimic de la jumătatea pieptului până în vărful picioarelor,
în urma unui accident de mașină de acum 6 ani care i-a omorât fratele
și care i-a produs o leziune completă a măduvii spinării, lăsându-l paralizat,
Juliano a făcut față provocării și a realizat ceva
care părea imposibil pentru mai toţi care l-au văzut în ultimii 6 ani.
Juliano Pinto a dat lovitura de început
a Campionatului Mondial de Fotbal din 2014, aici, în Brazilia,
doar prin puterea gândului.
Nu își putea mișca corpul,
dar își putea imagina mișcările pentru lovirea mingii.
El era atlet înaintea accidentului, acum e un atlet paraplegic.
Sper că va merge la Jocurile Paralimpice în câțiva ani.
Dar lezarea măduvei nu l-a privat pe Juliano
de capacitatea de a visa.
Și el a visat în acea după-amiază pentru cei 75 000 de oameni de pe stadion
și pentru aproape un miliard din fața televizoarelor.
Practic acea lovitură a fost încununarea a 30 de ani de cercetare,
despre cum creierul, acest univers uimitor pe care îl avem între urechi,
pe care putem doar să îl comparăm cu universul de deasupra capetelor noastre,
deoarece are aproximativ 100 de miliarde de elemente
ce comunică între ele prin unde electrice,
ceea ce Juliano a realizat a fost imaginat în laboratoare 30 de ani
și plănuit timp de aproximativ 15 ani.
Când eu și John Chapin am propus într-o lucrare, acum 15 ani,
că vom construi ceva ce s-ar numi o interfață creier-mașină,
adică să conectăm un creier la dispozitive
ca animale și oameni să le miște, indiferent cât de departe s-ar afla de ei,
doar imaginându-și ce vor să facă.
Colegii noștri ne-au spus că avem nevoie de ajutor profesional...
...din partea unui psihiatru.
În ciuda acestui fapt, un scoțian și un brazilian au perseverat,
pentru că așa am fost crescuți în țările noastre
și timp de 12-15 ani
am făcut demonstrație după demonstrație sugerând că e posibil.
O interfață creier-mașină nu e imposibilă, ci ţine doar de cercetarea creierului.
Nu e nimic altceva decât utilizarea senzorilor
pentru a citi undele electrice produse de creier
pentru a genera comenzi motorii care trebuie transmise prin măduvă
pentru ca noi să proiectăm senzori ce pot citi
sute și acum mii de celule din creier simultan
și să extragem din semnalele electrice planificarea motorie generată de creier
care ne face să ne mișcăm în spațiu.
Făcând asta, am transformat acele semnale în comenzi digitale
pe care orice dispozitiv mecanic, electronic sau virtual să le înțeleagă
pentru ca subiectul să își imagineze ce vrea să miște
și dispozitivul să îi asculte comanda creierului.
Făcând aceste dispozitive sensibile la diferiți senzori, cum veţi vedea,
trimitem semnale înapoi creierului pentru a confirma
că voința motorie voluntară e îndeplinită și că locația nu contează:
lângă subiect, alături sau în partea cealaltă a planetei.
Pe măsură ce creierul primea acest feedback
își dădea seama că ne-a făcut să ne mişcăm.
Acesta a fost doar un experiment pe care l-am publicat acum câțiva ani,
în care o maimuță, fără să-și miște corpul,
a învățat să controleze mișcările unui braț avatar,
adică un braț virtual, ce nu există.
Ce auziţi e sunetul produs de creierul maimuței
în timp ce explorează 3 sfere identice vizual în spaţiul virtual.
Pentru a obține recompensa – un strop de suc de portocale –
animalul trebuie să detecteze și selecteze unul dintre obiecte prin atingere,
nu prin văz, ci prin atingere,
pentru că de câte ori mâna virtuală atinge un obiect,
un impuls electric se întoarce la creierul animalului,
descriind textura fină a suprafeței obiectului,
ca animalul să-și dea seama care e obiectul pe care vrea să-l apuce.
Dacă face asta, primește o recompensă fără să miște un mușchi.
Prânzul brazilian perfect:
să nu miști un mușchi și să-ți primești sucul de portocale.
Văzând că se întâmplă toate astea,
am formulat și propus ideea pe care am publicat-o acum 15 ani.
Am refăcut acea lucrare.
Am scos-o din sertar și am propus ca un om paralizat
să folosească interfața creier-mașină pentru a-și recăpăta mobilitatea.
Ideea era că dacă avuseseși...
– şi asta i se poate întâmpla oricăruia.
Se petrece subit.
O milisecundă a unei ciocniri, un accident îţi transformă viaţa definitiv.
Dacă ai o lezare completă a măduvei spinării,
nu te poți mișca, fiindcă stimulii cerebrali nu ajung la mușchi.
Totuși, stimulii încă se formează în creier.
Pacienții paraplegici și cvadruplegici visează în fiecare noapte că se mișcă.
Au asta în capul lor.
Problema e cum să scoatem codul acela de acolo
și să creăm din nou mișcare.
Am propus să creăm un corp nou.
Hai să creăm o vestă robotică.
De asta Juliano a putut lovi mingea doar gândindu-se la asta,
pentru că purta prima vestă robotică controlată de creier,
pe care o pot folosi pacienții paralizați pentru a se mișca
și pentru a recăpăta răspunsul la mişcare.
Asta a fost ideea originală, acum 15 ani.
Vă voi arăta cum 156 de oameni, din 25 de țări,
din toate cele 5 continente ale acestui Pământ superb,
au renunțat la viețile lor, la brevetele lor,
la câinii lor, la soții, copii, școli, joburi,
s-au adunat și au venit în Brazilia 18 luni, ca să realizeze asta.
Auzisem că Brazilia avea să găzduiască Cupa Mondială,
şi că guvernul brazilian voia să facă ceva seminificativ
în ceremonia de deschidere,
în țara care a reinventat și perfecționat fotbalul,
desigur, înainte să-i cunoaștem pe nemţi. (Râsete)
Dar asta e altă discuție
și un alt neurolog trebuie să vorbească despre asta.
Dar Brazilia voia să prezinte o țară complet diferită,
o țară care pune preţ pe știință și tehnologie
și care poate oferi un cadou celor 25 de milioane de oameni din lume
care nu se mai pot mișca din cauza lezării măduvei spinării.
Am propus la guvernul brazilian și la FIFA
să înceapă Cupa Mondială din 2014 un paraplegic brazilian,
folosind un exoschelet controlat de creier care să-i permită să lovească mingea
și să simtă contactul cu ea.
S-au uitat la noi și au crezut că suntem nebuni,
și au spus : „Bine, să încercăm.''
Aveam 18 luni să facem totul pornind de la zero.
Nu aveam exoscheletul, nu aveam pacienți. Nu aveam nimic.
Acești oameni au lucrat împreună
și în 18 luni aveam 8 pacienți la antrenamente de rutină
și, din nimic, am creat acest lucru,
pe care l-am numit Bra-Santos Dumont 1.
Primul exoschelet controlat de creier
a fost numit după cel mai faimos om de știință brazilian,
Alberto Santos Dumont,
care, în 19 octombrie 1901, a creat și a zburat
cu prima aeronavă în Paris, cu un milion de martori.
Îmi pare rău, prieteni americani.
Locuiesc în North Carolina,
dar asta s-a întâmplat cu 2 ani înainte să zboare frații Wright
pe coasta Carolinei de Nord.
(Aplauze)
Controlul traficului aerian e brazilian. (Râsete)
Am început aşadar cu oamenii ăștia să creăm exoscheletul,
– o maşinărie hidraulică cu 15 grade de libertate
care poate fi comandată de semnale din creier
înregistrate cu tehnologie neinvazivă, numită electroencefalografie
care permite pacientului să-şi imagineze mişcări
şi care trimite comenzile centrilor de comandă motori,
şi face mişcarea.
Exoscheletul era acoperit de piele artificială
inventată de Gordon Cheng, un bun prieten din Munchen,
ca să permită senzaţiilor de mişcare a încheieturilor şi de atingere a solului
sî fie trimise înapoi creierului printr-o vestă sau tricou.
E un tricou mic cu elemente cu microvibraţie
care propagă feedbackul, păcălind creierul pacientului
dându-i senzaţia că nu-l cară o maşinărie,
ci că el merge din nou.
Am realizat asta şi ce o să vedeţi
e cum un pacient, Bruno, a mers pentru prima oară.
Îi ia câteva secunde pentru că reglăm totul
şi o să vedeţi o lumină albastră trecând prin faţa căştii
pentru că Bruno îşi va imagina mişcarea ce trebuie să o facă,
computerul o va analiza, Bruno o va aproba,
apoi dispozitivul începe să se mişte sub comanda creierului lui Bruno.
A reuşit să pregătească mişcarea şi acum începe să păşească.
După 9 ani fără să se poată mişca,
se plimbă singur.
Ba mai mult,
(Aplauze)
nu doar se plimbă,
ci simte pământul şi dacă creşte viteza exoscheletului,
ne spune că păşeşte iar pe nisipul din Santos,
plaja unde obişnuia să meargă înainte de accident.
De asta creierul crează senzaţii noi în capul lui Bruno.
Se plimbă, iar la final – eu deja nu mai am timp –
spune: „O să vreau să-mi împrumutaţi chestia asta când mă voi însura,
pentru că vreau să păşesc către preot, să-mi văd mireasa
şi să fiu acolo fără ajutoare.
O să i-o dăm oricând doreşte.
Asta am vrut să arătăm la Cupa Mondială şi n-am putut,
deoarece FIFA a redus misterios difuzarea la jumătate.
O să-l vedeţi rapid pe Juliano Pinto îmbrăcat în exoschelet,
executând lovitura de deschidere, câteva minute înainte să iasă pe teren
şi s-o facă în faţa mulţimii.
Luminile ce le veţi vedea descriu procesul.
Luminile albastre pulsând înseamnă că exoscheletul e pregătit:
poate recepţiona gânduri şi poate furniza feedback,
iar când Juliano se decide să şuteze mingea,
veţi vedea două raze, verde şi galben, ieşind din cască spre picioare,
reprezentând comenzile mentale preluate de exoschelet
ca să execute mişcarea.
Juliano a reuşit tot în 13 secunde.
Vedeţi comenzile.
Se pregăteşte, mingea e acolo şi şutează.
Cel mai uimitor e că la 10 secunde după asta
s-a uitat la noi de pe teren şi ne-a spus, sărbătorind cum aţi văzut:
„Am simţit mingea.”
Şi asta e ceva nepreţuit.
(Aplauze)
Deci unde ne duce asta?
Am două minute să vă spun
că ne conduce la limitele imaginaţiei.
Tehnologia de acţionare a creierului e aici.
Asta e ultima: am publicat-o acum 1 an, prima interfaţă creier-creier
care permite ca două animale să îşi transmită mental mesaje
aşa încât un animal care vede ceva în mediul înconjurător
să poată trimite un SMS, ca o torpilă neurofiziologică
altui animal,
care să execute actul de care are nevoie
fără ca măcar să ştie de unde primeşte mesajul,
pentru că mesajul vine din creierul primului animal.
Iată prima demonstraţie.
Voi fi foarte concis pentru că vreau să apuc să v-o arăt pe ultima.
Aici vedeţi cum primul şobolan e informat de o lumină care apare în stânga cuştii
că trebuie să apese clapa stângă ca să obţină recompensa.
Se duce acolo şi face ce e nevoie.
În acelaşi timp trimite un mesaj mental
unui al doilea şobolan, care nu a văzut lumina,
care, în 70% din cazuri
va apăsa clapa stângă ca să capete recompensa
fără să fi perceput lumina cu propria retină.
Am dus asta şi mai departe
făcând maimuţele să colaboreze mental într-o reţea cerebrală,
adică să-şi doneze activitatea cerebrală şi să şi-o combine,
ca să mişte braţul virtual pe care vi l-am arătat mai devreme.
Şi aici vedeţi cum pentru prima oară două maimuţe îşi combină creierul,
şi-l sincronizează perfect ca braţul virtual să se mişte.
O maimuţă controlează mişcarea pe axa Ox, iar cealaltă pe axa Oy.
Devine mai interesant când pui 3 maimuţe acolo,
una să controleze axa Ox şi Oy,
alta Oy şi Oz
şi a treia, axa Ox şi Oz.
Şi le pui să joace împreună,
mişcând braţul spre o ţintă ca să capete faimosul suc de portocale brazilian.
Şi chiar îl primesc.
Punctul negru e media creierelor lucrând împreună în paralel, în timp real.
E definiţia unui computer biologic,
interacţionând prin activitatea cerebrală şi atingând un scop motor.
Unde ne duce asta?
Habar n-avem. (Râsete)
Noi suntem doar cercetători.
(Râsete)
Suntem plătiţi să fim copii,
să căutăm limitele şi să descoperim ce-i acolo.
Dar ştiu un lucru:
într-o zi, în câteva decenii,
când nepoţii vor naviga pe Internet doar cu puterea gândului,
sau când o mamă îşi va dona vederea unui copil autist care nu vede,
sau când cineva vorbeşte datorită unei legături între creiere,
unii vă veţi aminti că totul a început într-o după-amiază de iarnă
pe un teren de fotbal din Brazilia, cu un şut imposibil.
Vă mulţumesc.
(Aplauze)
Vă mulţumesc.
Bruno Giuissani: Miguel, mulţumesc că te-ai încadrat în timp.
Ţi-aş fi acordat încă câteva minute,
pentru că mai sunt nişte aspecte de detaliat şi, desigur,
că vom avea nevoie de creiere conectate ca să vedem unde ne duc toate astea.
Aşa că să conectăm totul.
Dacă înţeleg bine,
una din maimuţe primeşte un stimul
şi cealaltă reacţionează la acel stimul
doar pentru că prima l-a primit şi îl transmite ca impuls nervos.
Miguel Nicolelis: Nu, e puţin diferit.
Nicio maimuţă nu ştie de existenţa celorlalte două.
Primesc feedback vizual bidimensional, dar sarcina lor e tridimensională.
Ele trebuie să mişte un braţ în spaţiu tridimensional.
Dar fiecare primeşte informaţii bidimensionale pe ecranul controlat de ea.
Şi ca să îşi facă treaba,
trebuie ca măcar două maimuţe să îşi sincronizeze creierele,
dar ideal e ca toate trei s-o facă.
Am descoperit că atunci când o maimuţă începe să lenevească,
celelalte două îşi îmbunătăţesc performanţa
ca s-o facă pe a treia să revină,
aşa că totul se ajustează dinamic,
dar sincronizarea globală rămâne aceeaşi.
Acuma dacă schimbi, fără să spui maimuţei ce dimensiune controlează,
cum asta controlează Ox şi Oy,
dar ar trebui să controleze Oy şi Oz,
creierul său uită instantaneu de vechile dimensiuni comandate
şi începe să se concentreze pe cele noi.
Cu asta vreau să spun că nicio maşină Turing
şi niciun computer nu poate prezice comportamentul creierului.
Noi putem absorbi tehnologia ca parte integrantă,
dar tehnologia nu ne va absorbi niciodată.
E pur şi simplu imposibil.
BG: De câte ori ai testat asta?
Şi de câte ori ai reuşit faţă de câte eşecuri ai avut?
MN: O, de zeci de ori.
Cu cele trei maimuţe? De câteva ori.
N-aş vorbi de asta aici dacă nu mi-ar fi reuşit de câteva ori.
Am uitat să menţionez, din cauza timpului,
că acum trei săptămâni, un grup de europeni
a demonstrat prima conexiune inter-cerebrală între doi oameni.
BG: Şi cum e cu asta?
MN: E vorba de un bit de informaţie – ideile mari pornesc modest –
e vorba de faptul că activitatea cerebrală a unui subiect
a fost transmisă unui al doilea subiect prin tehnologie non-invazivă.
Deci primul subiect a primit o informaţie, ca şobolanii noştri, un mesaj vizual,
şi l-a transmit celuilalt subiect.
Al doilea a recepţionat un stimul magnetic în cortexul vizual,
sau un altfel de stimul, doi stimuli diferiţi.
Cu un stimul subiectul a văzut ceva.
Cu al doilea stimul a văzut altceva.
Şi a putut să indice verbal
ce mesaj trimitea primul subiect
prin Internet, între continente.
Moderatorul: Uau. Bun, deci încolo ne îndreptăm.
E subiectul discursului de la viitoarea conferinţă.
Îţi mulţumim Miguel Nicolelis. MN: Mulţumesc Bruno.