Komunikacja między mózgami jest już faktem. Jak tego dokonaliśmy.

Możecie kojarzyć neurologa Miguela Nicolelisa - to on zbudował kontrolowany mózgiem egzoszkielet, dzięki któremu sparaliżowany mężczyzna mógł kopnąć piłkę podczas ceremonii otwarcia piłkarskich igrzysk Pucharu Świata w 2014 roku. Nad czym teraz pracuje? Nad przesyłaniem wiadomości między mózgami szczurów i małp. Obejrzyjcie do końca, żeby ujrzeć eksperyment, dla którego ograniczeniem jest, jak sam twierdzi, tylko nasza wyobraźnia.

12 czerwca 2014 roku,
dokładnie o godzinie 3:33,

ciepłego, zimowego popołudnia
w brazylijskim São Paulo,

tak typowego w Południowej Ameryce,

ten młody człowiek, który wygląda tu

jakby świętował strzelonego gola,

29-letni Juliano Pinto,
dokonał czegoś niezwykłego.

Juliano jest sparaliżowany

i nie ma czucia od klatki piersiowej w dół

z powodu wypadku samochodowego,
w którym sześć lat temu zginął jego brat,

a Juliano doznał zerwania
rdzenia kręgowego i wylądował na wózku.

Mimo to stanął na wysokości
zadania i dokonał czegoś,

co większość osób
uznałaby za niemożliwe.

Kopnął piłkę podczas ceremonii otwarcia

mistrzostw świata w piłce nożnej
w 2014 roku w Brazylii

za sprawą swojego umysłu.

Nie mógł poruszać ciałem,

ale potrafił wyobrazić sobie ruchy
potrzebne do kopnięcia piłki.

Przed wypadkiem był sportowcem.
Teraz jest paraolimpijczykiem.

Mam nadzieję, że za kilka lat
wystąpi w paraolimpiadzie.

Uraz kręgosłupa

nie pozbawił Juliano marzeń.

A marzenie spełnił tamtego popołudnia,

na stadionie, przed 75 tysiącami kibiców
i prawie miliardem telewidzów.

Kopnięcie to było ukoronowaniem
30 lat badań nad mózgiem,

nad tym wspaniałym kosmosem,

który mamy między uszami,

który można porównać tylko
do kosmosu nad nami,

gdyż liczy około 100 miliardów elementów,

porozumiewających się ze sobą
za sprawą impulsów elektrycznych.

Na sukces Juliano złożyło się
30 lat pracy w laboratoriach

i 15 lat planowania.

Kiedy razem z Johnem Chapinem 15 lat temu
zaproponowaliśmy, że zbudujemy coś,

co nazwaliśmy interfejsem
mózgowo-maszynowym,

a co było urządzeniem,

którym zwierzęta i ludzie
mogliby się posługiwać

niezależnie od tego, jak daleko
od niego by się znajdowali,

wyłącznie za sprawą wyobraźni,

nasi koledzy uznali, że potrzebujemy
profesjonalnej pomocy...

psychiatrów.

Ale Szkot i Brazylijczyk się nie ugięli,

bo tak nas wychowano

i przez 12-15 lat tworzyliśmy

demonstrację za demonstracją,
sugerując, że jest to możliwe.

Interfejs mózgowo-maszynowy
to nic skomplikowanego,

to tylko badania nad mózgiem.

Chodzi jedynie o wykorzystanie czujników

do odczytania wytwarzanych
przez mózg impulsów elektrycznych,

służących jako polecenia ruchowe,

które trafiają do rdzenia kręgowego.

Stworzyliśmy czujniki,
które potrafią odczytać

setki, nawet tysiące impulsów jednocześnie

i wyodrębnić z nich te sygnały,

które prowokują ruch,

dzięki którym nasz mózg
może nas przenieść dosłownie w kosmos.

Przekształciliśmy te sygnały
w polecenia cyfrowe,

które może zrozumieć każde urządzenie
mechaniczne, elektroniczne i wirtualne,

dzięki czemu podmiot może
sobie wyobrazić, czym chce poruszyć,

a urządzenie wykona polecenie mózgu.

Naszpikowaliśmy to urządzenie
różnymi czujnikami

i, jak za moment zobaczycie,

potrafimy wysłać wiadomość
zwrotną do mózgu,

potwierdzenie, że ruch wykonano,
wszystko jedno gdzie:

obok podmiotu, w drugim pomieszczeniu,
czy na drugim końcu planety.

Kiedy ta wiadomość wraca do mózgu,

cel został osiągnięty: wykonaliśmy ruch.

Oto jeden z eksperymentów,
który opublikowaliśmy kilka lat temu,

w którym małpa, nie poruszając ciałem,

nauczyła się kontrolować ruchy

wirtualnego ramienia, które nie istnieje.

Słyszycie teraz odgłos mózgu małpy,

kiedy bada trzy różne,
wizualnie identyczne okręgi

w przestrzeni wirtualnej.

Żeby dostać nagrodę,
ulubiony sok pomarańczowy,

musi wykryć i zaznaczyć
jeden z tych obiektów

za pomocą dotyku,

nie za pomocą wzroku,

bo kiedy tylko wirtualna ręka
dotyka przedmiotu,

do mózgu zwierzęcia
trafia elektryczny impuls,

opisujący powierzchnię przedmiotu,

dzięki czemu może ono ocenić,
czy jest to właściwy przedmiot.

Jeśli go uchwyci dostanie nagrodę,
mimo że nie poruszyło żadnym mięśniem.

Idealny, brazylijski lunch:

dostać sok bez kiwnięcia palcem.

Kiedy to zobaczyliśmy,

wysunęliśmy pomysł,
który opublikowaliśmy 15 lat temu.

Wskrzesiliśmy go.

Wyciągnęliśmy z szuflady

i zasugerowaliśmy,
że interfejs mózgowo-maszynowy

mógłby przywrócić sprawność
osobom sparaliżowanym.

Chodzi o to, że jeśli ucierpieliście,

a to może przytrafić się każdemu...

Wierzcie mi, to tylko chwila.

Wypadek samochodowy to milisekunda,

która kompletnie zmienia życie.

Jeśli dojdzie do całkowitego
zerwania rdzenia kręgowego,

nie będziecie mogli się ruszać,
bo impulsy z mózgu nie dotrą do mięśni.

Mimo to mózg wciąż wytwarza impulsy.

Osoby sparaliżowane co noc śnią
o tym, że się mogą ruszać.

Mają to zakodowane w głowie.

Problem polega na tym,
żeby móc spełnić ich sny

i sprawić, by mogli znów się ruszać.

Zaproponowaliśmy stworzenie nowego ciała.

Stworzenie maszynowego szkieletu.

Właśnie dlatego Juliano mógł
kopnąć piłkę za sprawą myśli,

bo miał pierwszy mechaniczny szkielet
kontrolowany za pomocą mózgu,

który pozwala sparaliżowanym się poruszać

i odbierać bodźce.

Na tym polegał nasz pierwotny
pomysł sprzed 15 lat.

Pokażę wam, jak 156 osób 25 krajów

z 5 kontynentów naszej pięknej Ziemi

rzuciło swoje życie,
swoje naukowe działania,

swoje psy, żony, dzieci, szkołę, pracę

i na półtora roku przybyło do Brazylii,
zrealizować ten cel.

Po ogłoszeniu Brazylii
gospodarzem Pucharu Świata

mówiło się, że brazylijski rząd chce,

żeby podczas ceremonii otwarcia

doszło do czegoś przełomowego,
bo jest to kraj, który udoskonalił piłkę

zanim natrafiliśmy na Niemców.

(Śmiech)

Ale to temat na inną rozmowę,

dla innego neurologa.

Brazylia chciała pokazać,

że jest krajem,

który ceni naukę i technologię

i może dać coś 25 milionom ludzi
z całego świata,

którzy nie mogą się poruszać
z powodu uszkodzenia rdzenia.

Udaliśmy się do brazylijskiego rządu
i do przedstawicieli FIFA

i zaproponowaliśmy, że podczas otwarcia

sparaliżowany od pasa w dół Brazylijczyk

kopnie piłkę dzięki kontrolowanemu
przez umysł egzoszkieletowi,

który pozwoli mu poczuć piłkę.

Spojrzeli na nas jak na wariatów

i odpowiedzieli: "Dobrze, spróbujmy".

Mieliśmy półtora roku,
żeby stworzyć wszystko od zera.

Nie mieliśmy egzoszkieletu,
nie mieliśmy pacjentów,

nie mieliśmy niczego.

Dzięki tym ludziom w 18 miesięcy

ośmiu pacjentów
codziennie odbywało ćwiczenia,

a my zbudowaliśmy od podstaw tego gościa,

którego nazwaliśmy Bra-Santos Dumont 1.

Pierwszy kontrolowany umysłem egzoszkielet

nazwany od najsłynniejszego
brazylijskiego naukowca.

Alberto Santos-Dumont,

19 października 1901 roku
w Paryżu wzniósł się w powietrze

zbudowanym własnoręcznie statkiem
powietrznym na oczach miliona osób.

Przykro mi, moi amerykańscy przyjaciele.

Mieszkam w Północnej Karolinie,

ale to wydarzyło się dwa lata
zanim bracia Wright

wzbili się w powietrze
w Północnej Karolinie.

(Brawa)

Pierwszy lot sterowany
należy do Brazylijczyka.

Razem z tymi ludźmi

stworzyliśmy egzoszkielet,

15 stopni wolności, hydrauliczną maszynę,

kierowaną przez mózg za pomocą sygnałów

odbieranych przez nieinwazyjną technologię
zwaną elektroencefalografią,

która pozwala pacjentowi
wyobrazić sobie ruch,

wysłać impuls do maszyny

i kazać go wykonać.

Egzoszkielet pokryliśmy sztuczną skórą,

wynalezioną przez Gordona Chenga,
mojego przyjaciela, w Monachium,

która pozwala bodźce ze stawów
i stóp dotykających ziemi

wysłać do pacjenta za pośrednictwem
specjalnej kamizelki.

To bardzo mądra kamizelka,
z mikrowibrującymi elementami,

które za pomocą bodźców
potrafią oszukać mózg pacjenta

i stworzyć wrażenie,
że to nie maszyna go niesie,

ale on sam chodzi o własnych siłach.

Udało nam się to wdrożyć
i zaraz zobaczycie

jednego z naszych pacjentów, Bruno,
robiącego pierwszy krok.

Zajmuje to chwilę,
bo musimy wszystko ustawić,

zobaczycie niebieskie światło
na jego kasku,

bo Bruno musi sobie wyobrazić ruch,
który chce wykonać,

komputer musi go przeanalizować,
a Bruno musi go potwierdzić.

Kiedy ruch zostanie potwierdzony,

maszyna wykonuje czynność,
o której pomyślał Bruno.

Właśnie to zrobił i wykonuje krok.

Po dziewięciu latach bez ruchu

znowu chodzi.

Co więcej...

(Brawa)

Nie tylko chodzi,

a czuje grunt pod nogami,

kiedy egzoszkielet przyspieszy,

mówi że czuje piasek z plaży Santos,

to kurort, do którego jeździł
przed wypadkiem.

Dlatego mózg tworzy takie
uczucie w głowie Bruno.

Chodzi więc, a potem...
- kończy mi się już czas –

powiedział: "Wiecie co?

Muszę pożyczyć ten sprzęt na ślub,

bo chcę samodzielnie podejść do ołtarza

i do panny młodej".

Oczywiście, dostanie go, kiedy zechce.

To właśnie chcieliśmy pokazać
podczas mistrzostw świata,

ale nie wyszło, bo FIFA
przerwała transmisję w połowie.

Zaraz zobaczycie Juliano Pinto
wykonującego próbne kopnięcie

kilka minut przed tym,
jak wyszedł na boisko

i powtórzył to przed widzami.

Światła informują o czynności.

Migające niebieskie światło oznajmia,
że egzoszkielet jest gotowy.

Może odczytać myśl i przesłać bodziec.

Kiedy Juliano pomyśli o kopnięciu piłki,

zobaczycie dwa strumienie
zielonego i żółtego światła

biegnące z kasku do nóg,

oznaczające, że egzoszkielet

przyjął polecenie i je wykona.

Cała czynność zajęła Juliano

13 sekund.

Teraz to widzicie.

Przygotowuje się, piłka jest gotowa
i kopie.

Najbardziej niesamowite jest to,

że 10 sekund po tym,
jak to zrobił na boisku,

spojrzał na nas uradowany i powiedział:

"Poczułem piłkę".

Bezcenne.

(Brawa)

Dokąd to zmierza?

Mam dwie minuty, żeby powiedzieć wam,

że granicą jest nasza wyobraźnia.

Technologia sterowana mózgiem jest faktem.

Oto najnowsze badanie,
opublikowaliśmy je rok temu.

Pierwszy interfejs mózgowo-mózgowy,

który pozwala wymieniać zwierzętom myśli,

dzięki czemu zwierzę, które coś widzi,

może wysłać mentalnego SMS-a,
neurofizjologiczną torpedę

do drugiego zwierzęcia,

a ono wykona potrzebną czynność,

nie wiedząc nawet, co widziało zwierzę,

z którego mózgu wyszła ta wiadomość.

Oto pierwsza demonstracja.

Opowiem o niej szybko,
bo chcę przejść do najnowszej.

Widzicie tu szczura, którego światło

po lewej stronie klatki informuje,

że musi nacisnąć lewą dźwignię,
żeby dostać nagrodę.

Podchodzi tam i robi to.

Jednocześnie wysyła wiadomość
do drugiego szczura,

który nie widzi żadnego światła

i drugi szczur w 7 przypadkach na 10

naciska lewą dźwignię i dostaje nagrodę,

mimo że nie widział światła.

Rozwinęliśmy ten pomysł,

każąc małpom współpracować,

ich mózgi zostały połączone

i miały poruszać wirtualnym ramieniem,
które wam wcześniej pokazałem.

Widzicie tu, jak dwie małpy
synchronizują swoje mózgi,

żeby poruszyć wirtualnym ramieniem.

Jedna małpa kontroluje oś X,

a druga oś Y.

Jeszcze ciekawiej robi się,
kiedy weźmiemy trzy małpy

i jednej każemy kontrolować X i Y,

drugiej Y i Z,

a trzeciej X i Z

i każemy im poruszać ramieniem w 3-D,

żeby otrzymać słynny
brazylijski pomarańczowy sok.

I robią to.

Czarna kropka pokazuje
średnią wypadkową ruchu

ze współpracy trzech mózgów
w czasie rzeczywistym.

Oto definicja biologicznego komputera,

współpracującego z mózgiem,
żeby osiągnąć cel.

Dokąd to zmierza?

Nie mamy pojęcia.

Jesteśmy tylko naukowcami.

(Śmiech)

Płacą nam za to, żebyśmy byli dziećmi,

żebyśmy odkrywali, co leży za krawędzią.

Ale wiem jedno:

pewnego dnia, za kilkadziesiąt lat,

kiedy nasze wnuki będą
surfować po sieci za pomocą umysłu,

albo matka użyczy wzroku
autystycznemu, niewidomemu dziecku

albo ktoś przemówi za pomocą
interfejsu mózgowo-mózgowego,

niektórzy z was wspomną, że wszystko to
zaczęło się pewnego zimowego popołudnia

od kopnięcia piłki
na brazylijskim stadionie.

Dziękuję.

(Brawa)

Dziękuję.

Bruno Giussani: Dziękuję, Miguel,
że trzymałeś się czasu.

Dam ci jednak jeszcze kilka minut,

bo chciałbym rozwinąć kilka wątków,

wydaje się, że trzeba połączyć umysły,
żeby zrozumieć dokąd to zmierza.

Spróbujmy więc wspólnego wysiłku.

Jeśli dobrze rozumiem,

jedna małpa otrzymuje sygnał,

a druga małpa na niego reaguje,

bo pierwsza go otrzymuje
i wysyła impuls nerwowy.

Miguel Nicolelis: Nie,
wygląda to nieco inaczej.

Żadna z małp nie wie
o istnieniu dwóch pozostałych.

Obraz widzą w 2-D,

ale zadanie trzeba wykonać w 3-D.

Muszą poruszyć ramieniem
w trzech wymiarach.

Ale każda z nich widzi tylko
dwa wymiary na ekranie,

te, które kontroluje.

Żeby wykonać zadanie

trzeba synchronizacji mózgów
przynajmniej dwóch,

choć najlepiej jeśli będą trzy.

Odkryliśmy, że jeśli jedna
z małp zbacza z kursu,

dwie pozostałe bardziej się wysilają,

żeby zmusić ją do powrotu,

wszystko dzieje się dynamicznie,

bez zakłócenia synchronizacji.

Jeśli zmienimy oś, którą kontroluje małpa,

bez informowania jej o tym,

tak jak tej tutaj, która kontroluje X i Y,

a powinna Y i Z,

jej mózg natychmiast zapomina
o starej płaszczyźnie,

a koncentruje się na nowej.

Chcę powiedzieć, że żadna maszyna Turinga,

żaden komputer nie przewidzi,
co uczyni połączona sieć umysłów.

Przyswajamy technologię
jako część nas samych.

Technologia nigdy nas nie pochłonie.

To po prostu niemożliwe.

BG: Ile razy przeprowadzaliście
ten eksperyment?

Ile było sukcesów a ile porażek?

MN: Och, dziesiątki razy.

Z trzema małpami? Wiele razy.

Nie mógłbym o tym opowiadać,
jeśli nie zrobiłbym tego parę razy.

Zapomniałem jeszcze dodać,

że trzy tygodnie temu w Europie

po raz pierwszy zademonstrowano
połączenie mózgowo-mózgowe u ludzi.

BG: Jak to wyglądało?

Była jedna cząstka informacji,
wielkie idee mają skromny początek,

ale aktywność mózgu jednego podmiotu

została przesłana do drugiego,
zupełnie nieinwazyjnie.

Pierwszy podmiot otrzymał
wizualną wiadomość, jak nasze szczury

i przesłał ją do drugiego podmiotu.

Impuls magnetyczny dotarł
do kory wzrokowej drugiego podmiotu

a w zasadzie to dwa impulsy.

Pierwszy impuls sprawił,
że podmiot coś zobaczył,

a drugi, że zobaczył coś innego.

Następnie mógł powiedzieć,

jaką wiadomość przesłał pierwszy podmiot

przez Internet z innego kontynentu.

BG: Więc w tę stronę zmierzamy.

To temat na kolejną konferencję TED.

Miguel Nicolelis, dziękuję ci.

MN: Dziękuję, Bruno.