Komunikacija između mozgova je stigla. Kako smo je napravili.

Možda se sjećate neuroznanstvenika Miguela Nicolelisa – on je napravio egzokostur kontroliran mozgom koji je omogućio paraliziranom čovjeku da udari loptu na otvaranju Svjetskog prvenstva u nogometu 2014. Na čemu on sad radi?
Gradi puteve između dvaju umova (štakora i majmuna, zasad) kako bi se poslala poruka od jednog do drugog mozga. Pogledajte za kraj eksperiment koji, kako on kaže, ide do ruba vaše mašte.

12. lipnja 2014. godine, točno u 3:33

tijekom smirujućeg zimskog popodneva
u Sao Paulu, Brazil,

tipično zimsko južnoameričko poslijepodne,

ovaj klinac, ovaj mladi čovjek,
kojeg vidite da ovdje slavi

kao da je zabio gol,

Juliano Pinto, star 29 godina,
postigao je izvanredno djelo.

Unatoč paralizi,

i tome što nema nikakvog osjeta
od sredine prsa do vrha nožnog palca

što je posljedica prometne nesreće
od prije šest godina koja mu je ubila brata

te prouzročila potpunu povredu kralježnice
koja je prikovala Juliana za kolica,

Juliano je uspio prohodati,
i na današnji dan je učinio nešto

Što su više-manje svi koji su ga vidjeli
tijekom šest godina smatrali nemogućim.

Juliano Pinto uputio je početni udarac

Brazilskog svjetskog nogometnog
prvenstva 2014 ovdje

samo misleći.

On nije mogao micati svoje tijelo,

ali je mogao zamisliti pokrete
potrebne da udari loptu.

On je bio sportaš prije povrede.
Sada je para-olimpijac.

Nastupit će na paraolimpijskim igrama,
nadam se, za nekoliko godina.

Ali što povreda kralježnice
nije uspjela uzeti Julianu

jest njegovu sposobnost da sanja.

I bome je sanjao to poslijepodne,
za stadion od 75,000 ljudi

i publiku od skoro milijardu
koji su gledali TV.

A taj je udarac okrunio, u osnovi,
30 godina temeljnog istraživanja

proučavanja kako mozak,

kako taj nevjerojatan svemir
koji postoji među našim ušima

koji je jedino usporediv sa svemirom
iznad naših glava

jer ima oko 100 milijardi elemenata

koji pričaju jedni s drugima
putem električnih oluja,

ono što je Juliano postigao
trebalo je 30 godina zamišljati u labosu

te 15 godina planirati.

Kada smo John Chapin i ja,
prije 15 godina predložili rad

da ćemo izgraditi nešto
što smo zvali sučelje mozak-stroj

što bi značilo povezivanje
mozga s uređajima

kako bi životinje i ljudi
mogli pomicati te uređaje

bez obzira koliko su daleko
od njihovih vlastitih tijela,

jednostavno zamišljajući što žele činiti,

naši kolege su nam rekli da
mi zapravo trebamo profesionalnu,

psihijatrijsku pomoć.

I unatoč tome,
Škot i Brazilac su opstali,

jer smo tako odgojani,
u našim zemljama,

i za 12,15 godina,

napravili smo demonstraciju za demonstracijom
sugerirajući da je to bilo moguće.

a sučelje mozak-stroj
nije znanstvena fantastika,

to je jednostavno istraživanje o mozgu.

Nije ništa doli upotrebljavanje senzora

kako bi se čitali električni impulsi
koje mozak proizvodi

kako bi generirao motorne komande

koje trebaju biti prenesene
u kralježnicu,

stoga smo projicirali
senozore koji mogu čitati

stotine i sada tisuće
tih mozgovnih stanica simultano,

i estrahirati iz tih električnih signala

motoričko planiranje
koje mozak stvara

kako bismo se zapravo pomicali u prostoru.

I čineći to, mi pretvaramo
te signale u naše digitalne komande

koje bilo kakav mehanički, elektronički,
ili čak i virutalni uređaj može razumjeti

kako bi subjekt mogao zamisliti
koji pokret se želi napraviti,

I uređaj se pokorava komandi mozga.

Detektirajući te uređaje
s mnogo različitih tipova senzora,

kao što ćete vidjeti za koji trenutak,

mi smo zapravo poslali poruke
nazad mozgu da potvrdi

da ta dobrovoljna motorička volja
biva donesena, bez obzira gdje -

pored subjekta, u blizini
ili na drugom kraju planete.

i ta je poruka dala povratnu informaciju
nazad mozgu,

mozak je shvatio svoj cilj:
da nas pomakne.

Stoga je ovo samo jedan eksperiment
koji smo objavili prije nekoliko godina,

gdje je majmun, bez pomicanja svog tijela,

naučio kontrolirati pokrete
ruke avatara,

virtualne ruke koja ne postoji.

Ono što sad čujete
je zvuk mozga ovog majmuna

dok otkriva tri različite
vizualno identične sfere

u virtualnom prostoru.

i kako bi dobio nagradu,
kapljicu narančina soka koju majmun voli,

ova životinja mora opaziti,
izabrati jedan od ovih objekata

dodirom

ne gledanjem, već dodirom

jer svaki put kad virtualna ruka
dodirne neki od objekata

električni se impuls vraća
u mozak životinje

opisujući finu teksturu
površine tog objekta

stoga životinja može prosuditi koji je
to objekt koji mora zgrabiti

i ako to napravi, dobije nagradu
bez pomicanja mišića.

Savršen brazilski ručak:

bez pomicanja mišića
dobiješ sok od naranče.

I dok smo promatrali kako se to odvija,

zapravo smo se sjetili i predložili ideju
koju smo objavili prije 15 godina.

Ponovili smo rad.

Izvukli smo ga iz ladica,

i dali smo prijedlog da možda možemo
čovjeku koji je paraliziran

omogućiti da koristi mozak-stroj
sučelje kako bi se povratila mobilnost

Ideja je bila da ako ste imali nesreću --

a to se može dogoditi bilo kome od nas.

Dopustite mi reći – to se naglo dogodi.

Milisekunda sraza.

Automobilska nesreća koja
vam u potpunosti promijeni život.

Ako ostanete s kompletnom povredom
kralježnice,

ne možete se pomicati jer vaši moždani impulsi
ne mogu doseći vaše mišiće.

Ipak, vaši moždani impulsi
i dalje se stvaraju u vašoj glavi.

Paraplegičari, kvadriplegičari
sanjaju svaki dan da se ponovno pomaknu.

Oni to imaju u glavi.

Problem je kako
doći do tog koda

i učiniti ga opet pokretom.

Ono što mi predlažemo jest,
da se napravi novo tijelo.

Napravimo robotsko odijelo.

I upravo je zbog tog odjela Juliano uspio
udariti loptu zamišljajući da to čini,

jer je nosio prvo odijelo koje je
kontrolirano od strane mozga

koje mogu koristiti praplegičari,
i kvadriplegirači kako bi se pomicali,

i ponovno dobili povratnu informaicju.

To je bila originalna ideja, prije 15 godina.

A ono što ću vam sad pokazati jest kako
je 156 ljudi iz 25 zemalja

sa svih 5 kontinenata
ove predivne Zemlje

stavilo po strani svoje živote,
patente,

pse, žene,
djecu, školu, posao,

i okupili se kako bi došli u Brazil na
18 mjeseci kako bi se ovo rješilo.

Jer nakon par godina što je Brazil odabran
za domaćina svjetskog prvenstva,

čuli smo da brazilska vlada želi
učiniti nešto značajno

na ceremoniji otvorenja.

u zemlji koja je ponovno izumila
i usavršila nogomet

Dok nismo sreli Nijemce, naravno.

(Smijeh)

Al' to je druga tema,

i drugi neuroznanstvenici
trebaju razgovarati o tome.

Ali ono što je Brazil htio učiniti
jest pokazati

totalno drugačiju zemlju,

zemlju koja cijeni znanosti
i tehnologiju,

i može darivati milijune,
25 milijuna ljudi diljem svijeta

koji se više ne mogu micati
jer imaju ozlijedu kralježnice.

Pa, otišli smo do brazilske vlade
i FIFA nam je predložila,

da prvi udarac
na prvenstvu 2014.

bude od brazilskog paraplegičara

koji koristi egzoskeleton kontroliran od strane
mozga koji mu omogućava da udari loptu

I osjeti kontakt s loptom.

Pogledali su nas,
misleći da smo potpuno poludjeli,

I rekli „U redu, hajmo pokušati.“

Imali smo 18 mjeseci da sve napravimo.
Od nule. Od početka.

Nismo imali niti egzoskeleton,
niti pacijenata,

ništa nije bilo gotovo.

Ovi ljudi su se okupili

i u roku od 18 mjeseci, dobili smo
8 pacijenata u rutinskim treninzima

i zapravo sagradili od ničega – ovo,

što zovemo Bra-Santos Dumont 1.

Prvi egzoskeleton kontroliran
od strane mozge ikad napravljen

nazvali smo ga po najslavnijem
brazilskom znanstveniku svih vremena,

Albertu Santosu Dumontu,

Koji je 19.10.1901.
napravio a zatim se njime odvezao

u prvom kontroliranom zrakoplovu
u Parizu, pred milijunima ljudi

Oprostite, moji američki prijatelji,

ja živim u Sjevernoj Karolini,

ali prošlo je dvije godine prije
nego su braća Wright doletjela

na obalu Sjeverne Karoline.

(Pljesak)

Kontrola leta je brazilska.
(Smijeh)

Stoga smo otišli zajedno s tim ljudima

i zapravo sklopili egzoskeleton.

15 stupnjeva slobode,
hidraulični stroj

koji može biti kontroliran od
strane moždanih signala

zabilježeno neinvanzivnom tehnologijom
zvanom elektroencefalografija.

koja u biti dozvoljava pacijentu
da zamisli pokrete

i pošalje komande
kontroli i motoru,

da ih obavi.

Egzoskeleton je bio prekriven
umjetnom kožom

koju je napravio Gordon Cheng, jedan
od mojih najboljih prijatelja, u Munchenu,

kako bi se osjetili podražaji zlgobova
koji se kreću i nogu koje dodiruju pod

te se vrate nazad pacijentu
kroz odijelo, majicu.

To je pametna majica s
mikro-vibrirajućim elementima

koja zapravo donosi povratnu informaciju
i vara mozak pacijenta

stvarajući osjećaj da nije
stroj taj koji ga nosi,

već on sam hoda ponovno.

Uspjeli smo u tome,
i ovdje možete vidjeti

po prvi put jedan od naših pacijenata,
Bruno, zapravo je hodao.

Treba mu nekoliko sekundi
jer pripremamo sve

i vidjet ćete plavo svjetlo
kako se urezuje u prednji dio kacige

jer će Bruno zamisliti
pokrete koji se trebaju obaviti,

računalo će ih analizirati,
Bruno će ih potvrditi,

i kada su potvrđeni,

uređaj će krenuti s pokretima
upravljanim Bruninim mozgom.

Sve je dobro prošlo,
i on sada može početi hodati.

Nakon što se devet godina
nije uspio niti pokrenuti,

ponovno samostalno hoda.

I više od toga –-

(Pljesak) --

više od samog hoda,

on osjeća tlo,

i ako se brzina egzoa poveća,

govori nam da opet hoda
na pijesku Santosa,

plaže gdje je običavao ići prije nesreće.

Zato mozak stvara
novi osjećaj u Bruninoj glavi.

On hoda, i na kraju toga --
već mi ističe vrijeme --

kaže „Znate, ljudi,

moram ovo čudo posuditi od vas
kad se budem ženio

jer sam htio došetati do svećenika

i zapravo vidjeti mladu, biti tamo sam.

Naravno da će ga dobiti
kad god zaželi.

i to je ono što smo željeli pokazati
tijekom svjetskog prvenstva, a nismo mogli

jer je iz nekog misterioznog razloga,
FIFA odrezala dio prijenosa.

Ono što ćete sad na brzinu vidjeti
je Juliano Pinto u svom egzo-udarcu

par minuta prije nego smo otišli na teren

i napravili pravu stvar
pred cijelom publikom,

i svjetla koja ćete vidjeti
samo opisuju operaciju.

U biti, plavo pulsirajuće svjetlo
ukazuje na to da je egzo spreman.

Može primati misli
i uzvratiti povratnu informaciju,

i kada je Juliano
odlučio udariti loptu,

vidjet ćete
dva slijeda zelenog i žutog svjetla

kako izlaze iz kacige
i idu prema nogama

predstavljajući mentalne naredbe
koje je napravio egzo

kako bi se one zaista dogodile.

I u svega 13 sekundi,

Juliano je zapravo uspio.

Možete vidjeti naredbe.

Priprema se,
lopta se namješta, i on udara.

A najnevjerojatnije od svega je,

10 sekundi nakon što je to napravio,
i pogledao nas na terenu,

rekao nam je, slaveći, kao što ste vidjeli,

„Osjetio sam loptu.“

A to je neprocjenjivo.

(Pljesak)

I gdje ćemo odavdje?

Imam dvije minute da vam kažem

da to ide do granica vaše mašte.

Tehnologija pokretana mozgom je pred nama.

Ovo je posljednje: to smo
objavili tek prije godinu dana

prvo mozak-mozak sučelje

koji omogućava dvjema životinjama
da razmjene mentalne poruke

tako da jedna životinja koja vidi nešto
što dolazi iz okoliša

može poslati mentalni „sms“
torpedo, neurofiziološki torpedo,

drugoj životinji,

a druga će životinja reagirati
na način na koji treba reagirati

bez da ikad sazna
što je okoliš poslao kao poruku,

jer je poruka došla
od mozga prve životinje.

Evo prvi demo.

Bit ću veoma brz
jer vam želim pokazati najnovije.

Ali ono što vidite ovdje jest
prvi štakor biva informiran

svjetlom koje će se pojaviti
na lijevoj strani kaveza

da mora pritisnuti lijevi kavez
kako bi u biti dobio nagradu.

On ide tamo i napravi to.

U isto vrijeme
šalje mentalnu poruku

drugom štakoru
koji nije vidio nikavo svjetlo,

i drugi štakor, u 70 posto slučajeva

će također pritisnuti lijevu polugu
i dobiti nagradu

bez da je ikad iskusio
svjetlo na mrežnici.

Prenijeli smo ovo
na malo veću skalu

uzevši majmune da surađuju
mentalno u moždanoj mreži,

u biti da doniraju svoju moždanu aktivnost

i kombiniraju je s pokretom
vritualne ruke koju sam pokazao ranije,

i ono što ovdje vidite je prvi put
dva majmuna kombiniraju svoje mozgove,

savršeno sinkronizirajući njihove mozgove
kako bi se ova virtualna ruka pomakla.

Jedan majmun kontrolira x dimenziju,

a drugi majmun kontrolira y dimenziju.

Ali postaje malo zanimljivije
kad dodate još jednog majmuna ovdje

pa zatražite da jedan upravlja x i y,

drugi s y i z,

a treći s x i z,

i napravite da se igraju svi zajedno

pokrećući 3D ruku u metu kako bi se
dobio slavni brazilski sok od naranče.

I zapravo uspijevaju.

Crna točka je prosjek
svog moždanog rada

paralelno, u realnom vremenu.

To je definicija biološkog računala,

koji je u interakciji s moždanom aktivnošću
I ispunjava motoričke ciljeve.

Gdje ovo sve vodi?

Nemamo pojma.

Mi smo samo znanstvenici.

(Smijeh)

Mi smo plaćeni da budemo djeca,

da zapravo idemo do ruba
i otkrivamo što je tamo.

Ali jednu stvar znam:

jednog dana, za nekoliko desetljeća,

kad naši unuci budu
surfali netom samo zamišljajući

ili majka bude donirala svoj vid
autističnom djetetu koje ne može vidjeti,

ili netko progovori zbog
premosnice s mozga na mozak

neki od vas će se sjetiti
da je sve počelo jednog zimskog popodneva

na brazilskom nogometnom terenu
s nemogućim udarcem.

Hvala.

(Pljesak)

Hvala

Bruno Giussani: Miguel,
hvala što si se držao zadanog vremena.

Zapravo bih ti bio dao još par minuta

jer postoji još par pojedinosti
koje smo htjeli razviti, i, naravno

izgleda da trebamo spojene mozgove
kako bismo skužili gdje ovo vodi.

Stoga hajmo spojiti sve skupa.

Ako sam dobro razumio,

jedan od majmuna zapravo dobiva signal

a drugi majmun
reagira na taj signal

samo zato jer ga je prvi majmun primio
i prenio neurološki impuls.

Miguel Nicolelis:
Ne, malo je drugačije.

Majmun nije svjestan postojanja
ostala dva majmuna.

Oni dobivaju povratnu informaciju u 2D-u,

ali zatadak koji trebaju obaviti je u 3D-u.

Moraju pomicati ruku u tri dimenzije.

Ali svaki majmun dobiva samo
video ekran s dvije dimenzije

koje on kontrolira.

I kako bi se to napravilo,

trebamo najmanje dva majmuna
koji bi sinkronizirali svoje mozgove,

ali idealno je troje.

Ono što smo saznali jest da
kad jedan majmun krene usporavati,

druga dvojica poboljašaju učinkovitost

kako bi „povratili“ trećega

stoga se ovo dinamički prilagođava,

dok globalni sinkronicitet ostaje isti.

E sad, ako prebaciš
bez da kažeš majmunima

dimenziju koju svaki mozak
treba kontrolirati,

kao što ovaj kontrolira x i y,

a trebao bi kontrolirati x i z.

mozak životinje instantno
zaboravlja stare dimenzije

i počne se koncentrirati
na nove dimenzije.

Stoga moram reći da
nijedan Turingov stroj,

nijedno računalo predvidjeti
što će moždana mreža učiniti.

Stoga ćemo apsorbirati tehnologiju
kao da je dio nas.

Tehnologija nikad neće apsorbirati nas.

Jednostavno je nemoguće.

BG: Koliko puta ste testirali ovo?

I koliko puta ste uspjeli,
napsram koliko puta niste uspjeli?

MN: Na desetke puta.

S tri majmuna?
Nekoliko puta.

Ne bih bio u stanju pričati o tome ovdje
bez da sam to napravio već nekoliko puta.

Zbog stiske s vremenom,
zaboravio sam spomenuti,

da je prije samo tri tjedna,
europska grupa

demonstrirala prvu mozak-mozak
vezu između dva čovjeka.

BG: I kako to radi?

MN: Postoji jedna sitnica --
velike ideje kreću vrlo skromno --

ali zapravo moždana aktivnost
jednog subjekta

prebačena je na drugi subjekt
a sve neinvanzivnom tehnologijom.

Stoga je prvi subjekt dobio poruku,
kao naši štakori, vizualnu poruku,

i prenio je drugom subjektu.

Drugi je subjekt primio
magnetski impuls u vidnom korteksu

ili drugačiji impuls,
dva drugačija impulsa.

U jednom impulsu subjekt je nešto vidio.

A u drugom
je vidio nešto drugo.

I bio je sposoban verbalno naznačiti

kakva je poruka koju je prvi subjekt poslao

kroz Internet diljem kontinenata.

Moderator: Wow.
Okej, tamo idemo.

To je sljedeći TED govor
na sljedećoj konferenciji.

Miguel Nicolelis, hvala ti.
MN: Hvala tebi, Bruno. Hvala.