Xa chegou a interacción entre cerebros. Como o fixemos?

Seguro que lembras ao neurocientífico Miguel Nicolelis, o que construíu o exoesqueleto dirixido polo cerebro que lle permitiu a un home con mobilidade reducida xutar o saque inicial da Copa do Mundo no ano 2014. En que está traballando agora? En como conectar dous cerebros, de ratas e monos, polo de agora, para que se transmitan mensaxes dun ao outro co pensamento. Con este vídeo, poderás coñecer o experimento que, como el mesmo di, supera os límites da túa imaxinación.

Vouvos contar o que ocorreu
o 12 de xuño de 2014.

Aconteceu xustamente ás 15:33.

Nunha morna tarde de inverno
en São Paulo, Brasil,

a típica tarde
de inverno suramericana,

este rapaz que vedes celebrando
coma se anotara un gol,

Juliano Pinto, de 29 anos de idade,

acadou unha magnífica fazaña.

É unha persoa de mobilidade reducida

que perdeu a sensibilidade dende a parte
media do tórax ata as dedas

por un accidente de coche hai seis anos
que provocou a morte do seu irmán

e causoulle unha lesión medular completa
que o deixou nunha cadeira de rodas.

A pesar de todo, aproveitou a oportunidade
e xusto aquel día,

Juliano protagonizou un suceso

que case todos os que o viran
neses seis anos coidaran imposible.

Juliano Pinto foi quen de xutar o balón
no lanzamento de apertura

da cerimonia de inauguración da Copa
do Mundo de Fútbol de Brasil en 2014

só co pensamento.

Non podía mover o corpo,

pero podía imaxinar os movementos

necesarios para xutar o balón.

Antes era deportista
e agora é paraatleta.

Espero que participe
nos Xogos Paraolímpicos nun par de anos.

Porén, o que a lesión de medula
non lle arrebatou a Juliano

foi a capacidade de soñar.

O seu soño fíxose realidade
aquela tarde

nun estadio con case 75 000 persoas

e cunha audiencia de case mil millóns
de espectadores na televisión.

E ese tiro coroou, principalmente,
30 anos de investigación básica,

na que estudamos como o cerebro,

este marabilloso universo
que temos entre as orellas,

que só se pode comparar co universo
que temos enriba das nosas cabezas

e ten sobre 100 mil millóns
de elementos

que se comunican mediante
impulsos eléctricos.

O que Juliano conseguiu, imaxinámolo
durante 30 anos nos laboratorios

e deseñámolo durante uns 15.

Cando John Chapin e mais eu,
hai 15 anos, propuxemos nun artigo

que construiriamos un aparello
chamado interface cerebro-máquina,

grazas ao que se conectaría
un cerebro a uns dispositivos

de xeito que animais
e humanos puideran movelos

sen importar o lonxe
que estiveran dos seus corpos

só imaxinando o que querían facer,

os nosos colegas dixéronnos
que necesitabamos axuda profesional

da especialidade psiquiátrica.

E a pesar de todo, un escocés
e un brasileiro teimaron en facelo,

porque así foi como nos aprenderon
nos nosos respectivos países

e durante 12 ou 15 anos,

demostramos ensaio tras ensaio
que era posible.

A interface cerebro-máquina
non é física cuántica.

Só é investigación do cerebro.

Non é máis ca usar sensores

para ler os impulsos eléctricos
que produce o cerebro

ao xerar as ordes locomotoras

que deben ser transmitidas
á medula espiñal,

de xeito que proxectamos sensores

que poden ler centos e agora miles
destas células cerebrais á vez

e achar a partir destes sinais

o plan de movemento que produce o cerebro

para conseguir
que nos despracemos no espazo.

E facéndoo, convertemos
os sinais en ordes dixitais

que calquera dispositivo mecánico,
electrónico ou virtual pode entender.

Deste xeito,

o suxeito imaxina
o movemento que el ou ela desexa realizar

e o dispositivo obedece
a orde do seu cerebro.

Ao empregarmos diferentes tipos
de sensores no dispositivo,

como veredes nuns intres,

o cerebro recibe unha resposta
que confirma

que o movemento voluntario
se efectuará nalgures:

preto do suxeito, no cuarto contiguo
ou nalgún lugar do planeta.

E cando o cerebro recibe a resposta

consegue o seu obxectivo:
a acción de movemento.

Este só é un experimento
que publicamos hai uns anos,

no que lle aprendemos a un mono
a controlar,

sen mover o seu corpo,
os movementos dun brazo avatar,

unha extremidade virtual que non existe.

O que estades a escoitar
é o son do cerebro dun mono

mentres examina tres esferas diferentes
coa mesma aparencia

nun espazo virtual.

Se quere obter a recompensa,
un trago de zume de laranxa,

que lles encanta aos monos,
debe seleccionar un destes obxectos,

mais o que ten que facer é tocalo

non o ten que mirar, senón tocar,

xa que cada vez que esta man virtual
toca un destes obxectos,

un impulso eléctrico é enviado
ao seu cerebro

e describe a textura precisa
da súa superficie

para que o animal poida xulgar
cal é o obxecto que ten que apañar

e se o fai ben, consegue a recompensa

sen sequera mover un dedo.

O aperitivo brasileiro perfecto:

non mover un dedo e conseguir
un zume de laranxa.

De feito, cando o logramos,

viñemos e propuxemos a idea

que publicaramos 15 anos antes.

Retomamos a investigación.
Recuperámola do caixón

e suxerimos probar
cun ser humano con parálise

a interface cerebro-máquina

para que recuperase a mobilidade.

A lesión de paraplexía
podería sufrila calquera de nós,

permitídeme que volo diga, é de súpeto.

Pode producila un choque de 1 ms,

un accidente de automóbil
que cambia totalmente a nosa vida.

Se tiverdes unha lesión na medula espiñal,

non poderedes desprazarvos: os impulsos
cerebrais non chegarán aos músculos.

Non obstante, estes impulsos
seguen xerándose nas vosas cabezas.

Os pacientes parapléxicos ou tetrapléxicos
soñan con moverse todas as noites.

Téñeno nas súas cabezas.

O problema é como extraer
o código da cabeza

e conseguir que se efectúe o movemento.

O que propuxemos
foi crear un corpo novo:

imos deseñar un colete robótico!

E por iso Juliano puido xutar o balón
co pensamento,

porque levaba o primeiro colete
robótico controlado polo cerebro

que pode ser empregado por pacientes
parapléxicos ou tetrapléxicos

para moverse
e obter un sinal de resposta.

Esta foi a idea orixinal hai 15 anos.

O que vos vou mostrar
é como 156 persoas de 25 países

dos cinco continentes
deste marabilloso planeta Terra

deixaron as súas vidas
e os seus contratos,

tamén os seus cans, parellas,
fillos, escolas e traballos

e reuníronse para vir a Brasil
durante 18 meses para desenvolvela,

xa que dous anos despois de saber
que a Copa sería en Brasil,

oímos que o goberno
quería facer algo significativo

na cerimonia de apertura
no país no que se reinventou

e perfeccionou o fútbol,
ata que coñecemos aos alemáns, claro.

(Risas)

Mais ese é outro tema

e outro neurocientífico
deberá falarvos diso noutra conferencia.

(Risas)

Mais o que Brasil
quería facer era exhibir

un país moi diferente
que valora a ciencia e a tecnoloxía

e pode agasallar a 25 millóns de persoas
de todo o mundo

que perderon a mobilidade
por unha lesión na medula.

Pois acudimos ao goberno brasileiro
e á FIFA e propuxemos o seguinte:

Por que non fai o saque inicial
da Copa do Mundo

unha persoa brasileira
de mobilidade reducida

usando un exoesqueleto
que lle permita xutar o balón

e que lle axude a sentilo?

Quedaron mirando para nós
coidando que estabamos tolos

e responderon: "Veña, intentémolo".

(Risas)

Tivemos un prazo de 18 meses
para facelo todo, dende o principio.

Non tiñamos nin exoesqueleto
nin pacientes.

Non tiñamos nada feito.
Todos eles viñeron xuntos

e en 18 meses, oito pacientes
realizaron unha rutina de adestramento

e practicamente construímos
desde cero este colega

que bautizamos como
"Brasil Santos Dumont 1".

O primeiro exoesqueleto controlado
polo cerebro construído

ten o nome do científico brasileiro
máis afamado que existiu,

Alberto Santos Dumont,
quen o día 19 de outubro de 1901,

inventou e el mesmo pilotou
o primeiro dirixible aéreo

á vista dun millón de persoas
na cidade de París.

Síntoo, meus amigos norteamericanos,
vivo en Carolina do Norte,

mais foi dous anos antes
de que o fixeran os irmáns Wright,

de que despegaran
na costa de Carolina do Norte.

(Aplausos)

O control aéreo inventámolo nós,
os brasileiros.

(Risas)

Así que, da man destes rapaces,

puxémonos a armar o exoesqueleto,

unha máquina hidráulica
de 15 graos de liberdade

que pode ser dirixida
polos sinais eléctricos do cerebro

captados por unha tecnoloxía non invasiva
chamada electroencelografía

que lle permite ao paciente
imaxinar os movementos

e enviar as ordes motrices aos controis
para executar unha tarefa.

O exoesqueleto foi cuberto
cunha pel artificial

inventada en Múnic por Gordon Cheng,
un dos meus mellores amigos,

que favorece que a sensibilidade
das articulacións e dos pés no chan

lle chegue ao paciente
a través dun colete.

É unha camisiña, unha peciña de roupa

cuns microvibradores.

Envía os sinais de resposta ao paciente
enganando ao seu cerebro

e orixinando a sensación
de que non é a maquina a que o leva

senón que é el
o que está camiñando de novo.

E puxémolo en marcha.

O que vedes foi a primeira vez que Bruno,
un dos nosos pacientes, camiñou.

E lévalle uns intres,
xa que temos que poñelo todo a punto.

Veredes unha luz azul
na parte dianteira do casco,

pois Bruno vai imaxinar
o movemento que vai executar,

o ordenador vai analizalo
e el vai confirmalo.

Unha vez que o confirme,

o dispositivo comezará a moverse
seguindo as ordes do cerebro de Bruno.

E como o fixo todo ben,

agora comeza a camiñar.

Tras nove anos sen poder moverse,
está andando por si mesmo.

(Aplausos)

É máis ca iso.

(Aplausos)

Máis ca só camiñar,
Bruno está a sentir o chan

e se a velocidade do exoesqueleto aumenta

dinos que está camiñando de novo
na area de Santos,

a praia onde adoitaba ir
antes de sufrir o accidente.

O motivo é que o seu cerebro
produce unha sensación na cabeza de Bruno.

Así que camiñou e ao rematar a andaina
--xa me estou pasando do tempo--

díxonos: "Oídes, rapaces?,
tendes que mo emprestar para a miña voda

porque quero camiñar cara ao cura,
ver á miña moza

e estar alí por min mesmo de verdade".
Abofé que poderá usalo cando quixer.

E isto foi o que quixemos mostrar
na Copa do Mundo e non puidemos.

Por algunha misteriosa razón,
a FIFA cortou a emisión á metade.

O que ides ver rapidamente
é a Juliano Pinto co exoesqueleto

executando o lanzamento
uns minutos antes de que foramos ao campo

e xutase o balón perante o público.

As luces que ides ver
describen a operación.

As luces azuis intermitentes
indican que o exoesqueleto está listo.

Pode recibir os pensamentos
e entregar unha resposta.

E cando Bruno
toma a decisión de xutar o balón,

veredes dúas correntes de luz,
unha verde e outra amarela,

que proveñen do casco
e se dirixen ás pernas

e representan as ordes mentais
que foron recollidas polo exoesqueleto

para conseguir que ocorra.

Finalmente, a Juliano lévalle
uns 13 s conseguir facelo.

Podedes ver as ordes no vídeo.

Juliano prepárase,
colócase perante o balón e xútao.

Vouvos dicir o máis emocionante:

10 s despois de que o fixera
mirando para nós no estadio

exclamou mentres o celebraba,
como vistes:

"Sentín o balón!".

E iso non ten prezo.

(Aplausos)

E ata onde imos chegar?
Teño 2 min para contárvolo.

Supera os límites da vosa imaxinación.

A tecnoloxía controlada pola mente
xa está aquí.

O máis recente publicámolo hai un ano:
a primeira interface cerebro-cerebro.

Permítelles a dous animais
intercambiar mensaxes mentais

de xeito que se algún deles
detecta que un elemento xorde no contorno

pode enviarlle un SMS mental,
é dicir, unha mensaxe curta co cerebro,

un torpedo neurofisiolóxico,
ao outro animal

e este realiza a acción
que precisa efectuar

sen sequera ter coñecemento ningún
de qué foi o que xurdiu no contorno.

Mais a mensaxe proveu da mente
doutro animal.

Esta é a primeira demostración. Vou apurar
para mostrarvos a última investigación.

Describirei o que ides ver.

É a primeira rata que será informada
por un indicador lumínico

que se prenderá
na parte esquerda da gaiola

de que debe premer esa zona
para obter unha recompensa.

Vai para aí e faino.

Ao mesmo tempo,
mándalle unha mensaxe mental á outra rata,

quen non percibe ningunha luz.

E a outra rata, o 70% dos casos,
preme a panca esquerda

e consegue a recompensa
sen sequera percibir a luz na retina.

Quixemos dar un paso máis
na investigación

coa colaboración mental
entre monos

nunha rede cerebral

coa que compartir
a actividade cerebral e combinala

para mover o brazo virtual
que vos ensinei antes.

O que estades a ver é a primeira vez
que dous monos coordinan os seus cerebros

e sincronízanos perfectamente
para mover o brazo virtual.

Un mono controla o eixe das abscisas
e o outro o das ordenadas.

Tórnase un pouquiño máis interesante
cando o teñen que facer tres monos.

Pídeslle ao primeiro que controle
"x" e "y", ao segundo "y" e "z"

e ao terceiro que dirixa "x" e "z",

de xeito que participan
no xogo xuntos

e moven o brazo en 3D
cara a un obxectivo

para obter o afamado
zume de laranxa brasileiro.

E, de feito, conségueno.

O punto negro representa a media
destes cerebros traballando en paralelo

e en tempo real.

Esta é a definición
dunha computadora biolóxica:

interacción da actividade cerebral
para conseguir unha acción de movemento.

E ata onde imos chegar?
Non temos nin idea.

(Risas)

Só somos científicos.

(Risas)

Págannos por ser rapaces.

Por levalo todo ao límite
e descubrir que hai aí fóra.

Mais sei de certo que un día
dentro duns decenios,

cando os nosos netos
naveguen por Internet co pensamento,

unha nai doe a súa vista
ao seu fillo autista cego

ou alguén fale
grazas a un by-pass cerebro-cerebro,

algún de vos lembrará

que todo comezou unha tarde de inverno

nun estadio de fútbol brasileiro
cun lanzamento imposible.

Graciñas.

(Aplausos)

Grazas.

Grazas.

-Grazas.
Bruno Giussani: -Imos aló.

Grazas por axustarse ao tempo.
Concederiámoslle uns minutiños máis

para resolver un par de cuestións.

Semella que precisamos cerebros conectados
para achar onde imos chegar.

(Risas)

Así que, por que non os conectamos?

Se o entendín ben,
un mono recibirá o sinal

e o outro reaccionará a ela

dado que o primeiro lle transmitirá
o impulso neurolóxico tras recibila.

Miguel Nicolelis: Non é así exactamente.

Ningún mono sabe que hai outros dous.
BG: Xa.

MN: Reciben impresións visuais en 2D,
mais teñen que realizar unha tarefa en 3D.

Deben mover o brazo
tendo en conta tres dimensións.

Porén, cada mono só ve as dúas dimensións
que controla na pantalla.

E para cumprir o seu cometido,
precísase polo menos

que dous monos sincronicen
cadanseus cerebros,

mais o óptimo é que o fagan tres.

O que achamos
foi que se un mono se relaxa

os outros dous esfórzanse máis
para facelo reaccionar,

así que se produce un axuste dinámico
e a sincronía xeral segue sendo a mesma.

Se invertemos as dimensións que controlan
os monos sen llelo advertir,

por exemplo, este mono dirixe "x" e "y",
mais debería dirixir "y" e "z",

instantaneamente o cerebro do animal
esquece as dimensións antigas

e comeza a concentrarse nas novas.

O que quero dicir
é que ningunha máquina de Turing,

ningunha computadora pode predicir
o funcionamento dunha rede cerebral.

Se absorbemos a tecnoloxía
coma se for parte de nós,

a tecnoloxía endexamais
nos absorberá a nós.

É sinxelamente imposible.

BG: Cantas veces o probastes?

Cantas tivestes éxito
e cantas fracasastes?

MN: Decenas de veces.
Cos tres monos? Abofé que si.

Non sería quen de falar disto aquí
a non ser que o tivese probado.

Esquecín mencionar,
pola falta de tempo,

que hai só tres semanas,
un grupo europeo

demostrou a primeira conexión cerebral
entre seres humanos.

BG: E como participaron?
MN: Foi cunha mensaxe curtiña.

As grandes ideas comezan
modestamente.

Así e todo, basicamente,
a actividade cerebral dun suxeito

foi transmitida a un segundo obxecto,
mediante tecnoloxía non invasiva,

de xeito que o primeiro percibiu
unha mensaxe visual,

coma no caso das ratas,
e comunicoulla ao segundo,

quen recibiu un impulso magnético
no córtex visual

ou outro impulso:
foron dous diferentes en total.

Cun impulso veu unha cousa
e co outro algo diferente

e foi quen de indicar verbalmente
a mensaxe que lle foi enviada

a través de Internet
e en diferentes continentes.

BG: Vaia! Entón esa é a meta.

Será o seguinte relatorio TED
na próxima conferencia.

Miguel Nicolelis, grazas.
MN: Grazas, Bruno.