Общуването на мозък с мозък е факт. Как го постигнахме.

Може би помните невробиолога Мигел Николелис – той създаде управлявания от мозъка екзоскелет, който даде възможност на парализиран мъж да изпълни началния удар на Световното първенство по футбол през 2014. Върху какво работи той сега? Създава начини за връзка между две съзнания (засега плъхове и маймуни) чрез съобщения от мозък до мозък. Гледайте до края заради един експеримент, който, както казва той, ще ви отведе до границата на въображението ви.

На 12 юни 2014, точно в 3:33,

в един приятен зимен следобед
в Сао Пауло, Бразилия –

типичния южноамерикански
зимен следобед,

това момче, този млад мъж,
когото виждате тук да празнува така,

сякаш е отбелязал гол,

Джулиано Пинто, 29 годишен,
извърши велик подвиг.

Въпреки че е парализиран

и не усеща нищо от средата
на гръдния кош до пръстите на краката

в резултат от автомобилна катастрофа
преди 6 години, убила брат му

и причинила пълно поражение на
гръбначния мозък, поставило го

в инвалидна количка, Джулиано успя
и в този ден направи нещо,

което почти всички, които са го виждали
през шестте години, смятаха за невъзможно.

Джулиано Пинто изпълни началния удар

на Световното първенство по футбол –
Бразилия 2014,

само с мисълта си.

Той не може да движи тялото си,

но може да си представя движенията,
необходими за ритането на топка.

Беше атлет преди контузията.
Сега е пара-атлет.

Ще се състезава на Параолимпийските игри
след две години, надявам се.

Но това, което поражението
на гръбначния мозък не отне на Джулиано,

бе способността му да мечтае.

И той помечта добре този следобед
на стадион с около 75 000 души

и близо милиард публика
пред телевизорите.

Този удар увенча с успех
30 години научни проучвания,

изследващи как мозъкът,

тази удивителна вселена
между ушите ни,

сравнима само с вселената
над главите ни,

защото има около 100 милиарда елемента,

говорещи един на друг
чрез електрическa активност,

това което постигна Джулиано
отне 30 години проектиране в лаборатория

и около 15 години планиране.

Когато Джон Чейпин и аз
преди 15 години обявихме в една статия,

че ще създадем нещо, наречено
интерфейс мозък-машина,

което означава да свържем мозъка
с устройства,

така че животните и хората да могат
просто да движат тези устройства,

независимо колко далече са
от телата им,

като просто си представят
какво искат да направят,

колегите ни казаха, че всъщност
ние се нуждаем от професионална помощ –

от психиатрична такава.

Въпреки това, един шотландец
и един бразилец продължиха,

защото така сме възпитани
в съответните ни държави

и 12-15 години

правихме демонстрация след демонстрация,
подсказващи, че това е възможно.

Интерфейсът мозък-машина
не е сложна наука,

той просто е изследване на мозъка.

Нищо повече от използване на сензори

за четене на електрическите импулси,
които мозъкът създава,

за да генерира моторните команди,

които да се предадат
на гръбначния мозък,

затова проектирахме сензори,
които могат да разчитат

стотици, а вече и хиляди
мозъчни клетки едновременно

и да извличат от електрическите сигнали

моторното планиране,
създадено от мозъка,

което на практика ни накара
да се движим в пространството.

Постигайки това, превърнахме
тези сигнали в дигитални команди,

които всяко механично, електронно
и дори виртуално устройство ще разбере,

така че субектът си представя
какво иска да раздвижи

и устройството се подчинява
на мозъчната команда.

Със снабдяването на тези устройства
с множество сензори от различен тип,

както ще видите след малко,

ние всъщност изпращаме съобщения
обратно към мозъка, за да потвърдим,

че съзнателното моторно намерение
се реализира, без значение къде –

близо до субекта, при съседите
или някъде на планетата.

И тъй като съобщението дава
обратна връзка на мозъка,

мозъкът реализира целта си –
кара ни да направим движение.

Това е само един експеримент,
който публикувахме преди няколко години –

една маймуна, без да движи тялото си,

се научи да контролира движенията
на ръка-аватар,

виртуална ръка, която не съществува.

Това, което чувате е звукът
от мозъка на маймуната,

докато проучва три различни
визуално идентични сфери

във виртуалното пространство.

За да получи награда –
малко портокалов сок, обичан от маймуните,

животното трябва да открие,
да избере един от обектите

с докосване,

не с поглед, а с докосване,

защото всеки път, когато виртуалната ръка
докосне един обект,

към мозъка на животното се връща
електрически импулс,

описващ гладката тъкан
на повърхността на този обект,

така че маймуната да може да прецени
кой е точният обект за хващане

и ако го направи, получава награда
без да е помръднала и мускул.

Идеалният бразилски обяд:

получаваш портокаловия си сок
без да се помръднеш.

Като видяхме това,

ние, всъщност, дойдохме и предложихме
идеята, публикувана преди 15 години.

Активирахме отново този труд.

Извадихме го от чекмеджетата

и предложихме да вземем, ако е възможно,
парализиран човек,

който да използва интерфейса мозък-машина,
за да си възвърне подвижността.

Идеята беше, че ако страдате ––

това може да се случи на всеки.

И да ви кажа, много е внезапно.

Милисекунда сблъсък,

автомобилна катастрофа, която
изцяло променя живота ви.

Ако имате пълно поражение
на гръбначния мозък,

не можете да се движите, защото
мозъчната ви активност не стига до мускулите.

Идеите, обаче, продължават
да се зараждат в главата ви.

Пациентите с параплегия и тетраплегия
сънуват движения всяка нощ.

Имат ги в главата си.

Въпросът е как да извадим
този код оттам

и движенията да бъдат създадени отново.

Ние предложихме да създадем
ново тяло.

Нека да направим
роботизирана жилетка.

Точно тя е причината Джулиано да може
да ритне онази топка само с мисълта си,

защото той носеше първата
мозъчно-управлявана роботизирана жилетка,

която може да се използва от пациенти
с параплегия и тетраплегия, за да

се движат и да възстановят
обратната връзка.

Това беше първоначалната идея
преди 15 години.

Ще ви покажа как 156 души
от 25 държави,

от всичките пет континента
на красивата ни Земя,

изоставиха живота си,
отказаха се от патентите си,

зарязаха кучетата, жените, децата си,
училището, работата

и се събраха в Бразилия
за 18 месеца, за да свършат това.

Защото две години след като Бразилия
спечели Световната купа,

чухме, че бразилското правителство
иска да направи нещо смислено

на церемонията по откриването

в страната, която преоткри
и усъвършенства футбола,

докато не срещнахме немците,
разбира се.

(Смях)

Но това е друг разговор

и друг невробиолог трябва
да говори на тази тема.

Бразилия искаше да се покаже

като една съвсем различна държава,

държава, която цени науката и технологиите

и може да направи подарък на милиони,
25 милиона души по света,

които не могат да се движат
заради увреждане на гръбначния мозък.

Е, отидохме при бразилското правителство
и при ФИФА и казахме:

"Добре, нека началния удар
на Световното първенство през 2014

да бъде изпълнен от
бразилец с параплегия,

който използва мозъчно-управляван
екзоскелет, за да ритне топката

и да почувства контакта с нея."

Те ни погледнаха,
помислиха ни за напълно откачени

и казаха: "Добре, да опитаме".

Имахме 18 месеца да подготвим всичко
от нулата, от самото начало.

Нямахме екзоскелет, нямахме пациенти,

нямахме нищо готово.

Тези хора дойдоха всички заедно

и за 18 месеца започнахме обучeнието
на осем пациента

и като цяло създадохме от нищото
този тип,

когото наричаме Бра-Сантош Дюмонт 1.

Първият мозъчно-управляван
екзоскелет проект

бе кръстен на най-известния
бразилски учен,

Алберто Сантош Дюмонт,

който, на 19 октомври 1901 г.
полетял със създадения от него

първи управляем дирижабъл,
в Париж, пред очите на милиони хора.

Съжалявам, мои американски приятели,

живея в Северна Каролина,

но това е било две години
преди полета на братята Райт

на брега на Северна Каролина.

(Аплодисменти)

Управлението на полетите е бразилско.
(Смях)

И така, работихме заедно с тези хора

и на практика сглобихме екзоскелета –

15 степени на свобода,
хидравлична машина,

която може да се командва
от мозъчни сигнали,

записвани от ненатрапчива технология,
наречена електроенцефалография,

която позволява на пациента
да си представи движенията,

да изпрати командите си
към контролите, моторите

и да направи движението.

Екзоскелетът беше покрит
с изкуствена кожа,

създадена от Гордън Шенг, един от
най-добрите ми приятели, в Мюнхен,

за да позволи усещането за движещи се
стави и за докосване на земята с крак

да се върне обратно към пациента
чрез една жилетка или риза.

Това е умна риза,
с микро-вибриращи елементи,

която на практика предава обратната
информация и заблуждава мозъка на пациента

като създава усещането, че
не го носи машина,

а самият той ходи отново.

И така, правехме всичко това,
а тук ще видите

първия път, когато един от пациентите ни,
Бруно, действително проходи.

Забавя се с няколко секунди,
защото нагласяме всичко

и ще видите синя светлина
пред шлема,

защото Бруно ще си представи
движението, което трябва да извърши,

компютърът ще го анализира,
Бруно ще го потвърди

и щом е потвърдено,

устройството започва да се движи
под ръководството на мозъка на Бруно.

На него точно му се получи
и сега започва да ходи.

След девет години без да може
да се движи,

той ходи сам.

И нещо повече –

(Аплодисменти) –

не само ходи,

той чувства земята

и ако скоростта на екзо се увеличи,

той ни казва, че ходи отново
по пясъка на Сантош,

морския курорт, където обичайно
е ходел преди катастрофата.

Ето защо мозъкът създава ново
усещане в главата на Бруно.

Той ходи и в края на разходката –
вече изоставам с времето –

казва: "Знаете ли, момчета,

трябва да заема това нещо от вас,
когато се женя,

защото искам да вървя до свещеника,

да видя булката си и всъщност,
самият аз да присъствам."

Разбира се, че ще го има,
когато поиска.

Това той искаше да покаже по време
на Световното първенство, но не можа,

защото по някаква мистериозна причина,
ФИФА отряза предаването наполовина.

Ще видим много набързо как Джулиано Пинто
в екзо-то изпълнява удара

няколко минути преди да отидем
на игрището

и да го изпълним
пред цялата публика

и светлините, които ще видите
просто описват процеса.

Като цяло, пулсиращите сини светлини
показват, че екзо е готов за действие.

Той може да приема мисли
и да връща обратна информация

и когато Джулиано вземе решението
да ритне топката,

ще видите два потока
зелена и жълта светлина,

идващи от шлема
и насочени към краката -

те представляват менталните команди,
приети от екзо,

за да осъществи действието на практика.

За около 13 секунди

Джулиано се справи.

Виждате командите.

Приготвя се, топката е на място
и той рита.

А най-удивителното е,

че 10 секунди след като го направи
и погледна към нас на игрището,

той ни каза, тържествувайки,
както видяхте:

"Почувствах топката."

А това е безценно.

(Аплодисменти)

И така, докъде ще стигнем?

Имам две минути, за да ви кажа,

че вървим към границите
на въображението ви.

Технологията, задействаща мозъка е факт.

Това е най-новото – публикувано
едва преди година,

първият интерфейс мозък-до-мозък,

който прави възможна размяната на
ментални съобщения между две животни,

така че животното, което види нещо
в обкръжаващата го среда,

може да изпрати ментален SMS –
торпедо, неврофизиологично торпедо

до второто животно

и то извършва нужното действие

без изобщо да знае какво послание
е излъчила средата,

защото посланието е дошло
от мозъка на първото животно.

Това е първата демонстрация.

Ще бъда много бърз, защото искам
да ви покажа и най-новата.

Тук виждате как първият плъх
е информиран

от светлина, която ще се покаже
отляво на клетката,

че трябва да натисне вляво,
за да получи награда.

Той отива там и го прави.

И в същото време изпраща
ментално съобщение

на втория плъх, който
въобще не е видял светлина

и вторият плъх,
в 70 процента от случаите,

натиска левия лост
и получава награда

без ретината му някога
да е била осветявана.

Доразвихме малко това,

като накарахме маймуни да сътрудничат
ментално в мозъчна мрежа,

на практика да предоставят
мозъчната си активност

и ги обединихме, за да задвижат
виртуалната ръка, която вече ви показах

и тук виждате първия път, когато
маймуните обединяват мозъците си

синхронизират ги перфектно,
за да задвижат виртуалната ръка.

Едната маймуна управлява x-оста,

а другата управлява y.

Става малко по-интересно,
когато включим три маймуни

и поискаме от едната да контролира x и y,

другата управлява y и z,

а третата – x и z

и ги накараме всички да
играят заедно играта,

движейки ръката в 3D към целта, за да
получат прочутия бразилски портокалов сок.

И успяват.

Черната точка е средната стойност
на всички тези мозъци, работещи

едновременно, в реално време.

Това е определението
на биологичен компютър –

взаимодействие чрез мозъчна активност
и постигане на двигателна цел.

Накъде отива това?

Нямаме представа.

Ние сме само учени.

(Смях)

На нас ни плащат да бъдем деца,

да стигнем до ръба и
да открием какво има отвъд.

Но едно нещо знам –

някой ден, след няколко десетилетия,

когато внуците ни сърфират
из Мрежата само с мисълта си

или майка дари зрението си
на дете с аутизъм, което не вижда,

или някой говори благодарение на
байпас от мозък до мозък,

някои от вас ще си спомнят, че
всичко започна в един зимен следобед

на едно футболно игрище в Бразилия
с един невъзможен удар.

Благодаря ви.

(Аплодисменти)

Благодаря.

Бруно Джусани: Мигел, благодаря ти,
че спази времето.

Всъщност, щях да ти дам
още две минути,

защото има две теми, които
бихме искали да развием и разбира се,

ясно се вижда, че ни трябват свързани
мозъци, за да разберем накъде отиваме.

Нека свържем всичко това заедно.

Ако правилно разбирам,

в действителност едната маймуна
получава сигнал,

а другата реагира на този сигнал,

просто защото първата го е получила
и е препратила неврологичния импулс.

Мигел Николелис:
Не, малко по-различно е.

Нито една маймуна не знае
за съществуването на другите две.

Те получават визуална обратна връзка в 2D,

но задачата, която
трябва да изпълнят е 3D.

Те трябва да движат една ръка
в три измерения.

Но всяка маймуна вижда на видео екрана
само двете измерения,

които управлява.

За да бъде изпълнена задачата,

поне две маймуни трябва
да синхронизират мозъците си,

на най-добре е и трите.

Установихме, че щом една маймуна
започне да се разсейва,

другите две подобряват
представянето си,

за да я накарат да се върне,

т.е. динамиката варира,

но общият синхрон остава постоянен.

Ако пропуснете да кажете на маймуната

кои измерения контролира,

например този приятел управлява x и y,

но сега трябва да управлява y и z,

мозъкът на животното веднага
забравя старите измерения

и започва да се концентрира
върху новите.

Искам да кажа, че
нито машината на Тюринг,

нито компютър могат да предвидят
какво би постигнала една мозъчна мрежа.

Ще попиваме технологиите като част от нас.

Технологиите никога няма да ни погълнат.

Просто не е възможно.

БГ: Колко такива опити сте правили?

И колко успеха имате срещу колко провала?

МН: О, десетки опити.

С трите маймуни?
Няколко опита.

Нямаше да говоря за това тук,
ако не го бях направил няколко пъти.

Забравих да спомена заради времето,

че само преди три седмици
една Европейска група

показа първата връзка
мозък-до-мозък при хора.

БГ: И какво означава това?

МН: Има малко информация –
големите идеи започват скромно –

като цяло, мозъчната активност
на един човек

се предава на втори човек,
всичко с не-инвазивна технология.

Първият човек получава съобщение,
като нашите плъхове, визуално съобщение

и го препраща на втория човек.

Вторият човек получава
магнитен импулс в зрителната кора

или различен импулс,
два различни импулса.

При първия човекът е видял нещо.

При втория е видял нещо друго.

И той може да каже

какво е съобщението,
изпратено от първия човек

по Интернет, през континентите.

Модератор: Уау!
Добре, ето накъде вървим.

Това е следващата TED беседа
на следващата конференция.

Мигел Николелис, благодаря ти.
МН: Благодаря, Бруно. Благодаря.