A comunicação entre cérebros já chegou. Como conseguimos.

Vocês devem se lembrar do neurocientista Miguel Nicolelis — ele construiu o exoesqueleto controlado pela mente que permitiu a um homem com paralisia dar o chute inicial da Copa do Mundo de 2014. Em que ele trabalha atualmente? Na construção de meios para que duas mentes (de ratos e macacos, por enquanto) enviem mensagens de um cérebro para o outro. Assistam até o final para verem um experimento que ele diz ir “ao limite de sua imaginação”.

Em 12 de junho de 2014,
exatamente às 15h 33min

numa agradável tarde de inverno
em São Paulo, Brasil,

uma tarde típica de inverno
na América do Sul,

este rapaz, este jovem
que vocês veem aqui, comemorando,

como se tivesse feito um gol,

Juliano Pinto, de 29 anos,
realizou uma façanha maravilhosa.

Apesar de ser paralítico

e não ter qualquer sensibilidade
do meio do peito aos dedos dos pés,

consequência de um acidente de carro,
seis anos atrás, que matou seu irmão

e provocou a lesão completa
da medula espinhal,

que deixou Juliano
em uma cadeira de rodas,

Juliano superou suas dificuldades
e naquele dia fez algo

que as pessoas que o assistiam
há seis anos julgavam ser impossível.

Juliano Pinto deu o chute inicial

da Copa do Mundo de Futebol
de 2014, aqui no Brasil

usando apenas o pensamento.

Ele não podia movimentar seu corpo,

mas podia imaginar os movimentos
necessários para chutar uma bola.

Ele era um atleta antes da lesão.
Agora ele é um paratleta.

Ele vai estar nos Jogos Paralímpicos,
espero, dentro de dois anos.

Mas o que a lesão da medula espinhal
não roubou de Juliano

foi a sua capacidade de sonhar.

E naquela tarde ele sonhou,
em um estádio com cerca de 75 mil pessoas

e uma audiência de perto de um bilhão
de espectadores de TV.

E aquele chute coroou, essencialmente,
30 anos de pesquisa básica

estudando como o cérebro,

como este maravilhoso universo
que temos entre as orelhas

que é somente comparável ao universo
situado nas alturas

porque ele tem cerca de
100 bilhões de elementos

que se comunicam entre si
por meio de descargas elétricas,

aquilo que o Juliano realizou

consumiu 30 anos
para ser imaginado em laboratórios

e cerca de 15 anos para planejar.

Quando John Chapin e eu, há 15 anos,

propusemos em um trabalho

que construiríamos algo a que chamamos
interface cérebro-máquina

isto é, a ligação
entre um cérebro e dispositivos

de modo que animais e humanos
pudessem movimentar estes dispositivos,

a qualquer distância de seus corpos,

apenas imaginando
o que eles desejariam fazer,

nossos colegas nos disseram
que precisávamos de ajuda profissional,

de natureza psiquiátrica.

Apesar disso, um escocês
e um brasileiro perseveraram,

porque foi assim que fomos educados
em nossos respectivos países,

e durante 12, 15 anos,

fizemos demonstrações, uma atrás da outra,
sugerindo que isto era possível.

E uma interface cérebro-máquina
não é nada excepcional,

é só pesquisa sobre o cérebro.

Não passa do uso de sensores

para ler as descargas elétricas
que um cérebro produz

para gerar comandos motores

que devem ser transportados
medula espinhal abaixo,

por isso projetamos
sensores capazes de ler

centenas e agora milhares
desses sinais cerebrais, simultaneamente,

e extraímos destes sinais elétricos

o planejamento motor que o cérebro cria

para nos movermos pelo espaço ao redor.

Assim fazendo, nós convertemos
os sinais em comandos digitais

que qualquer dispositivo
seja mecânico, seja eletrônico

ou até mesmo virtual, possa compreender

de modo que o sujeito pode imaginar
o que ele ou ela quer mover

e o dispositivo obedece
ao comando do cérebro.

Conectando a esses dispositivos
muitos tipos diferentes de sensores,

como vocês verão logo a seguir,

nós enviamos mensagens
de volta ao cérebro para confirmar

que o desejo motor voluntário
estava sendo executado, não importa onde:

próximo ao sujeito, na vizinhança,
ou do outro lado do planeta.

E quando a mensagem dava
um feedback ao cérebro,

a mente atingia seu objetivo:
fazer-nos movimentar.

Este é apenas um experimento
que nós publicamos há alguns anos,

no qual um macaco, sem mover seu corpo,

aprendeu a controlar os movimentos
de um braço avatar,

um braço virtual que não existe.

O que vocês estão ouvindo
é o som do cérebro deste macaco

enquanto explora três esferas diferentes,
visualmente idênticas

em um espaço virtual.

Para receber uma recompensa,

um pouco de suco de laranja
que os macacos adoram,

o animal tem de detectar,
selecionar um dos objetos

pelo tato,

não pela visão, mas tocando-o,

pois toda vez que a mão virtual
toca um dos objetos,

um pulso elétrico retorna
ao cérebro do animal

descrevendo a textura fina
da superfície do objeto,

e assim o animal pode decidir
qual o objeto correto que ele deve pegar,

e se ele o fizer, ele ganha uma recompensa
sem mover um músculo.

O almoço brasileiro perfeito:

sem ter de mover um músculo
e ganhar o suco de laranja.

Quando vimos isto acontecer,

nós propusemos a ideia
que publicamos há 15 anos.

Nós republicamos o trabalho.

Nós o tiramos da gaveta,

e propusemos que talvez pudéssemos fazer
um ser humano que é paralítico

usar a interface cérebro-máquina
para readquirir mobilidade.

A ideia era que se vocês sofressem...

e isso pode acontecer
com qualquer um de nós.

Deixe-me contar-lhes, é muito repentino.

É um milissegundo em uma colisão,

um acidente de automóvel
que transforma sua vida completamente.

Se vocês sofrerem uma lesão total
da medula espinhal,

não poderão se mover
porque as descargas elétricas

não chegarão aos seus músculos.

Porém, as descargas elétricas
continuam a ser geradas pela mente.

Pacientes quadriplégicos, tetraplégicos
sempre sonham que estão se movendo.

Eles têm isso em suas mentes.

O problema é como captar esse código

e criar o movimento novamente.

O que nós propusemos foi:
vamos criar um novo corpo.

Vamos criar uma vestimenta robótica.

Exatamente graças a isso,
é que o Juliano pôde chutar aquela bola

usando apenas o pensamento,
porque trajava

a primeira vestimenta robótica
controlada pelo cérebro

que pode ser usada por
paraplégicos e tetraplégicos

para que possam se mover
e recuperar o feedback.

Essa era a ideia original, há 15 anos.

O que vou mostrar a vocês é como
156 pessoas de 25 países

dos cinco continentes desta linda Terra,

mudaram suas vidas,
deixaram suas patentes,

deixaram os cães, esposas,
filhos, escola, empregos,

e se juntaram para vir ao Brasil
por 18 meses para realmente realizar isto.

Poucos anos depois de o Brasil
ter sido escolhido

para realizar a Copa do Mundo,
soubemos que o governo brasileiro

queria promover algo marcante

na cerimônia de abertura
no país que reinventou

e aperfeiçoou o futebol,
até enfrentarmos os alemães, claro.

(Risos)

Mas isso é outra palestra,

com outro neurocientista.

O que o Brasil desejava era mostrar

um país completamente diferente,

um país que valoriza a ciência
e a tecnologia,

e pode presentear milhões,
25 milhões de pessoas em todo o mundo

que não podem mais se mover
devido a uma lesão na medula espinhal.

Bem, dirigimo-nos ao governo brasileiro
e à FIFA e propusemos,

que o chute inicial
da Copa do Mundo de 2014

fosse dado por um paraplégico brasileiro

usando um exoesqueleto
controlado pelo cérebro

que o possibilitaria chutar a bola

e sentir o contato com ela.

Eles nos olharam
como se fôssemos completamente loucos,

e disseram: “Tudo bem, vamos tentar.”

Tínhamos 18 meses para fazer tudo,
a partir do nada.

Não tínhamos o exoesqueleto,
não tínhamos pacientes,

e nada havia sido feito.

Essas pessoas se uniram

e em 18 meses, conseguimos oito pacientes
em uma rotina de treinamento

e basicamente, a partir do nada,
construímos este cara,

a quem chamamos de Brasil-Santos Dumont 1.

O primeiro exoesqueleto
controlado pelo cérebro

foi batizado em homenagem
ao mais famoso cientista brasileiro,

Alberto Santos Dumont,

quem, em 19 de outubro de 1901,
construiu e ele mesmo pilotou,

em Paris, a primeira aeronave controlada,
vista por milhões de pessoas,

Desculpem, meus amigos americanos,

Eu vivo na Carolina do Norte,

mas isso aconteceu dois anos antes
do voo dos Irmãos Wright

na costa da Carolina do Norte.

(Aplausos)

O controle de voo é brasileiro.
(Risos)

Então junto com esse pessoal

basicamente montamos este exoesqueleto,

com 15 graus de liberdade,
uma máquina hidráulica,

que pode ser comandada
por sinais do cérebro

registrados por uma tecnologia
não invasiva,

chamada eletroencefalografia,

que em síntese permite ao paciente
imaginar seus movimentos

e mandar seus comandos
para os controles, os motores,

e consegue realizá-los.

O exoesqueleto foi recoberto
com uma pele artificial

inventada por Gordon Cheng,
um dos meus melhores amigos, em Munique,

para que as sensações do movimento
das articulações e do pé ao tocar o chão

pudessem ser enviadas de volta ao paciente
por meio da vestimenta, uma camisa.

É uma camisa inteligente
dotada de elementos microvibrantes

que basicamente levam o feedback
e enganam o cérebro do paciente

ao criar uma sensação de que
não é a máquina que o carrega,

mas é ele que está andando novamente.

Então conseguimos fazer isto funcionar
e o que veem aqui

é um dos nossos pacientes,
Bruno, andando pela primeira vez.

Ele demora alguns segundos
porque estamos ajustando tudo,

e vocês verão uma luz azul
na frente do capacete

porque Bruno vai imaginar
o movimento que deve ser executado,

o computador irá analisá-lo
Bruno vai autorizá-lo,

e quando autorizado,

o dispositivo começa a movimentar-se
sob o comando do cérebro do Bruno.

O dispositivo entendeu bem,
e agora ele começa a andar.

Depois de nove anos
sem ser capaz de se mover,

ele está andando sozinho.

E mais do que isso...

(Aplausos)

mais do que simplesmente andar,

ele está sentindo o chão,

e se a velocidade
do exoesqueleto aumentar,

ele nos diz que está andando novamente
nas areias de Santos,

a praia que ele frequentava
antes do acidente que sofreu.

Isso é porque o cérebro cria
uma nova sensação na mente do Bruno.

Então ele anda, e ao fim da caminhada…
Eu já estou esgotando meu tempo...

ele diz: “Sabe, pessoal,

preciso pedir isso emprestado a vocês
quando me casar,

porque eu queria andar até o padre

e ver minha noiva e estar ali
por meus próprios meios.”

É claro que ele o terá
a hora que ele quiser.

Isso é o que queríamos ter mostrado
durante a Copa do Mundo e não conseguimos,

porque, por alguma razão misteriosa,
a FIFA cortou sua transmissão na metade.

O que vocês verão muito rapidamente

é Juliano Pinto,
no exoesqueleto, dar o chute

poucos minutos antes do início da partida

e o fez ao vivo,
diante de toda a multidão,

e as luzes que vocês verão
descrevem a operação.

Basicamente, as luzes azuis que pulsam
indicam que o exoesqueleto está pronto,

que ele pode receber pensamentos
e enviar feedback,

e quando Juliano tomar a decisão
de chutar a bola,

vocês vão ver duas linhas
de luz verde e amarela

que descem do capacete
e vão até às pernas,

que representam os comandos mentais
recebidos pelo exoesqueleto

para fazer aquilo acontecer.

E basicamente em 13 segundos,

Juliano realmente o fez.

Vocês podem ver os comandos.

Ele se prepara,
a bola é colocada e ele chuta.

A coisa mais surpreendente é:

10 segundos depois que o fez,
olhou-nos do local de apresentação,

e nos disse, comemorando como viram,

“Eu senti a bola.”

E isso não tem preço.

(Aplausos)

Então, aonde isto vai dar?

Eu tenho dois minutos para lhes contar

que vai nos levar aos limites
da nossa imaginação.

A tecnologia por ação do cérebro chegou.

Esta é a mais recente: Nós
a publicamos há um ano,

a primeira interface cérebro-cérebro

que permite que dois animais
troquem mensagens mentais

de modo que um animal que vê algo
vindo do meio ambiente

possa enviar um SMS mental, um torpedo,
um torpedo neurofisiológico,

para o segundo animal,

e o segundo animal executa
o ato que ele precisava realizar

sem nunca saber qual era a mensagem
enviada pelo meio ambiente,

porque a mensagem vinha
do cérebro do primeiro animal.

Este é o primeiro demo.

Serei bem rápido,
pois desejo mostrar-lhes o mais recente.

O que veem aqui é
o primeiro rato receber a informação

por uma luz que aparecerá
à esquerda da gaiola

que ele tem que pressionar
o lado esquerdo da gaiola

para receber a recompensa.

Ele vai até lá e o faz.

Ao mesmo tempo,
ele manda uma mensagem mental

para o segundo rato
que não viu qualquer luz,

e o segundo rato, em 70% das vezes

irá pressionar a alavanca esquerda
e receber a recompensa

sem nunca ter experimentado
a luz na retina.

Bem, isso foi levado
a um limite mais elevado

fazendo macacos colaborarem
por meio de uma rede mental,

basicamente para doar
as atividades cerebrais

e combiná-las para mover
o braço virtual que lhes mostrei antes,

e o que vocês veem aqui é a primeira vez
que dois macacos combinam seus cérebros,

sincronizam perfeitamente seus cérebros
para conseguir mover o braço virtual.

Um macaco controla a dimensão x,

o outro macaco controla a dimensão y.

Mas fica mais interessante
quando três macacos são colocados ali

e pede-se que um macaco controle x e y,

o outro macaco controle y e z,

e o terceiro controle x e z,

e faz-se que todos juntos
participem do jogo,

movendo o braço em 3D até um alvo

para receber o famoso
suco de laranja brasileiro.

E eles realmente o fazem.

O ponto preto é a média
de todos esse trabalho mental

em paralelo, em tempo real.

Essa é a definição
de um computador biológico,

que interage pela atividade cerebral
e atinge um alvo motor.

Aonde isso vai dar?

Não faço ideia.

Somos apenas cientistas.

(Risos)

Somos pagos para sermos crianças,

para essencialmente irmos ao limite
e descobrir o que está ali.

Mas sei de uma coisa:

Um dia, dentro de poucas décadas,

quando nossos netos surfarem
a internet apenas com o pensamento,

ou quando uma mãe doar sua visão
a um filho autista que não pode enxergar,

ou alguém falar devido a
um atalho cérebro-cérebro,

alguns de vocês lembrarão
que tudo começou numa tarde de inverno

num campo de futebol brasileiro
com um chute impossível.

Obrigado.

(Aplausos)

Bruno Giussani: Miguel,
obrigado por não ultrapassar o seu tempo.

Na verdade eu lhe daria
mais alguns minutos,

porque há alguns pontos
que eu gostaria de detalhar,

parece claro que os cérebros
devem ser conectados

para saber aonde vamos.

Então vamos todos nos conectar.

Se eu entendi corretamente,

um dos macacos recebe um sinal

e o outro macaco reage àquele sinal

porque o primeiro o recebe
e transmite o impulso neurológico.

Miguel Nicolelis:
Não, é um pouco diferente.

Nenhum macaco sabe da existência
dos outros dois.

Eles recebem um feedback visual em 2D,

mas eles devem realizar a tarefa em 3D.

Eles têm que movimentar um braço
em três dimensões.

Mas cada macaco recebe apenas
as duas dimensões na tela do vídeo

que os macacos controlam.

E para que isso seja feito,

deve ter pelo menos dois macacos
que sincronizem seus cérebros,

mas o ideal é três.

Descobrimos que quando um macaco
começa a fazer corpo mole,

os outros dois melhoram seus desempenhos

para fazer o cara voltar a cooperar,

de modo que há um ajuste dinâmico,

mas a sintonia global continua a mesma.

Agora, se não se informar aos macacos

a dimensão que cada cérebro
deve controlar,

como este cara que controla x e y,

mas que deveria estar controlando y e z,

imediatamente, o cérebro do animal
esquece as dimensões antigas

e passa a se concentrar
nas novas dimensões.

Preciso dizer que não existe
uma máquina de Turing,

nenhum computador pode prever
o que uma rede cerebral fará.

Logo, absorveremos tecnologias
como parte de nós.

As tecnologias nunca irão nos absorver.

É simplesmente impossível.

BG: Quantas vezes isso foi testado?

E quantas vezes houve sucesso?
Quantas vezes houve fracasso?

MN: Oh, dezenas de vezes.

Com os três macacos? Oh, várias vezes.

Eu não falaria disso aqui

a menos que eu o tivesse feito
algumas vezes.

E esqueci de mencionar, devido ao tempo,

que há apenas três semanas
um grupo europeu demonstrou

a primeira conexão
cérebro humano-cérebro humano.

BG: E como é isso?

MN: Era só um bit de informação,

mas as grandes ideias
começam de modo tímido...

basicamente, a atividade cerebral
de um indivíduo

foi transmitida a um segundo indivíduo,
tudo por tecnologias não invasivas.

O primeiro sujeito recebeu uma mensagem,
como os ratos, uma mensagem visual,

e a transmitiu ao segundo indivíduo.

O segundo indivíduo recebeu
um pulso magnético em seu córtex visual,

ou um pulso diferente,
dois pulsos diferentes.

Em um pulso, o indivíduo via algo.

No outro pulso, ele via algo diferente.

E ele era capaz de indicar verbalmente

qual era a mensagem que
o primeiro sujeito mandara

pela internet, entre continentes.

Moderador: Uau.
Certo, é para onde estamos indo.

Essa é a próxima Palestra TED
na próxima conferência.

Miguel Nicolelis, obrigado.
MN: Obrigado, Bruno. Obrigado.