Chegou a comunicação cérebro-cérebro. Como o fizemos.

Talvez se lembrem do neurocientista Miguel Nicolelis — construiu o exosqueleto controlado pelo cérebro que permitiu que um rapaz paralisado desse o pontapé de saída na Taça Mundial de Futebol 2014. Em que é que ele está a trabalhar neste momento? A arranjar forma de dois cérebros (ratos e macacos, por agora) enviarm mensagens cérebro a cérebro. Observem até ao fim para ver uma experiência que, conforme ele diz, ultrapassa "o limite da nossa imaginação".

No dia 12 de junho de 2014,
precisamente às 3:33

numa agradável tarde de inverno
em São Paulo, no Brasil,

uma tarde típica de inverno
na América do Sul,

este miúdo, este jovem
que vocês veem aqui a festejar

como se tivesse marcado um golo,

Juliano Pinto, 29 anos,
conseguiu um feito magnífico.

Apesar de estar paralisado

e de não ter nenhuma sensibilidade
desde meio do peito

até à ponta dos dedos dos pés,

em resultado dum acidente
de carro, há seis anos,

que matou o seu irmão
e lhe causou uma lesão espinal total,

que o deixou numa cadeira de rodas,

Juliano esteve à altura da ocasião

e neste dia fez uma coisa que,
provavelmente,

todos os que o viram nesses seis anos
consideravam impossível.

Juliano Pinto deu o pontapé de saída

da Taça do Mundo de 2014, aqui no Brasil,

apenas através do pensamento.

Ele não podia mexer o corpo,

mas podia imaginar os movimentos
necessários para chutar a bola.

Era um atleta antes da lesão,
agora é para-atleta.

Vai aos Jogos Paraolímpicos,
espero, dentro de uns anos.

Mas o que a lesão na espinal medula
não roubou a Juliano

foi a sua capacidade de sonhar.

O sonho tornou-se realidade naquela tarde,
num estádio com 75 mil pessoas

e uma audiência de quase
mil milhões de pessoas a ver pela TV.

Aquele pontapé coroou
30 anos de pesquisa fundamental

a estudar o cérebro,

este incrível universo
que temos entre as orelhas,

só comparável com o universo
que temos por cima da nossa cabeça

porque possui quase
100 mil milhões de elementos,

que comunicam uns com os outros
através de ligações elétricas.

O que Juliano conseguiu realizar,

levou 30 anos de investigação
para imaginar e uns 15 anos a planear.

Quando John Chapim e eu,
há 15 anos , escrevemos um artigo

propondo construir uma coisa
a que chamámos "interface" cérebro-máquina,

ou seja, ligar o cérebro a dispositivos,

para que animais e seres humanos
pudessem mover esses dispositivos,

não importa quão longe
estivessem do seu corpo,

imaginando apenas o que querem fazer,

os nossos colegas disseram
que precisávamos de ajuda psiquiátrica.

(Risos)

Apesar disso, um escocês
e um brasileiro perseveraram,

porque foi assim que fomos criados
nos nossos respetivos países.

Durante 12-15 anos, fizemos demonstrações,
atrás de demonstrações,

sugerindo que isso era possível.

Uma "interface" cérebro-máquina
não é uma ciência aeroespacial,

é apenas pesquisa sobre cérebro.

É simplesmente o uso de sensores

para ler os sinais elétricos
que o cérebro produz

para gerar comandos motores

que têm que ser transmitidos
à espinal medula.

Assim, concebemos sensores que podem ler

centenas e agora milhares
de neurónios simultaneamente

e extrair desses sinais elétricos

a planificação do movimento
que o cérebro está a gerar

para nos fazer mover no espaço.

Ao fazer isso, convertemos esses sinais
em comandos digitais

que qualquer dispositivo mecânico,
eletrónico ou virtual pode entender.

Assim, o sujeito imagina
o movimento que quer fazer,

e o dispositivo obedece
ao comando do cérebro.

Ao sensibilizar esses dispositivos
com vários tipos diferentes de sensores,

como vocês verão em breve,

nós enviamos respostas ao cérebro,
a confirmar

que essa vontade motora
foi despoletada, não importa onde,

perto do sujeito, na casa ao lado,
ou no outro lado do planeta.

Quando esta mensagem
dá "feedback" ao cérebro,

o cérebro concretiza o seu objetivo:
fazer-nos mover.

Isto é apenas uma experiência
que publicámos há uns anos,

em que um macaco, sem mover o corpo,

aprendeu a controlar os movimentos
de um braço avatar,

um braço virtual que não existe.

O que estão a ouvir é o som
do cérebro deste macaco

enquanto ele explora três esferas
visualmente idênticas

num espaço virtual.

Para obter a recompensa duma gota
de sumo de laranja que os macacos adoram,

o animal tem que detetar
e selecionar um destes objetos

através do tato,

não pela visão, mas tocando no objeto.

Porque sempre que esta mão virtual
toca num dos objetos,

um impulso elétrico volta
ao cérebro do animal

descrevendo a textura fina
da superfície do objeto

e assim o animal pode avaliar
qual é o objeto que tem que agarrar.

Se o fizer, tem uma recompensa
sem precisar de mover um músculo.

O almoço brasileiro perfeito:

conseguir o sumo de laranja
sem precisar de mover um músculo.

(Risos)

Quando vimos esta experiência,

voltámos a propor a ideia
que publicáramos há 15 anos.

Recuperámos o artigo.

Tirámo-lo da gaveta

e propusemos que talvez pudéssemos fazer
com que um ser humano paralisado

usasse a "interface" cérebro-máquina
para voltar a ter mobilidade.

A ideia era que, se fôssemos vítimas...

— pode acontecer a qualquer um,

acontece de repente,
num milissegundo duma colisão,

um acidente de carro
transforma totalmente a nossa vida.

Se tivermos uma lesão total
da espinal medula,

não nos movemos porque
os pensamentos não chegam aos músculos.

Mas esses pensamentos continuam
a gerar-se na nossa cabeça.

Os paraplégicos ou tetraplégicos sonham
com movimentos todas as noites.

Têm isso dentro da cabeça.

O problema é como extrair dela
essa informação

e criar novamente o movimento.

Portanto propusemos criar um corpo novo.

Vamos criar uma roupa robótica.

Foi assim que Juliano pôde chutar
aquela bola só com o pensamento,

porque estava a usar o primeiro
traje robótico controlado pelo cérebro

que pode ser usada por paraplégicos
ou tetraplégicos para se moverem

e conseguirem de novo
um sinal de resposta.

Esta era a ideia original, há 15 anos.

Vou mostrar-vos
como 156 pessoas de 25 países,

dos cinco continentes
deste belo planeta,

largaram a sua vida, a sua profissão,

largaram os cães, as mulheres,
os filhos, as escolas, o trabalho,

e se juntaram para vir ao Brasil
durante 18 meses para fazer isto.

Porque uns anos depois de o Brasil
ter sido escolhido para a Taça Mundial,

ouvimos dizer que o governo brasileiro
queria fazer uma coisa significativa

na cerimónia de abertura

no país que reinventou
e aperfeiçoou o futebol,

até termos enfrentado os alemães, claro.

(Risos)

Mas isso é outra conversa,

e é outro neurocientista
que tem que falar disso.

O Brasil queria apresentar
um país completamente diferente,

um país que valoriza
a ciência e a tecnologia,

e pode dar um presente a milhões,
a 25 milhões de pessoas em todo o mundo,

que não podem mover-se
por causa duma lesão na medula.

Fomos ter com o governo brasileiro
e com a FIFA e propusemos:

"Vamos pôr um brasileiro paraplégico

"a dar o pontapé de saída
da Taça Mundial de 2014

"usando um exosqueleto controlado
pelo cérebro que lhe permita chutar a bola

"e sentir o contato com a bola".

Eles olharam para nós, pensaram
que éramos completamente malucos

mas disseram: "Ok, vamos tentar".

Tivemos 18 meses para fazer tudo
a partir do zero, do nada.

Não tínhamos exosqueleto,
não tínhamos pacientes,

não tínhamos nada feito.

Estas pessoas reuniram-se

e, em 18 meses, arranjámos oito pacientes
num programa de treino

e construímos do nada esta coisa,

a que chamámos Brasil-Santos Dumont 1.

O primeiro exosqueleto construído,
controlado pelo cérebro,

recebeu o nome do mais famoso
cientista brasileiro,

Alberto Santos Dumont,

que, em 19 de outubro de 1901,
construiu e pilotou

o primeiro balão dirigível
nos céus de Paris,

perante um milhão de pessoas.

Desculpem, meus amigos americanos,

eu vivo na Carolina do Norte,

mas isto foi dois anos antes
de os irmãos Wright voarem

sobre a costa da Carolina do Norte.

(Aplausos)

O controlo aéreo é brasileiro.

(Risos)

Portanto, trabalhámos com estas pessoas

e montámos este exosqueleto.

Uma máquina hidráulica,
15 graus de liberdade,

que é comandada por sinais do cérebro

detetados por uma tecnologia não invasiva
chamada eletroencefalografia

que permite que o paciente
imagine os movimentos

e envie os comandos
para os controlos, os motores,

e execute a tarefa.

O exosqueleto foi coberto
com uma pele artificial

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

para permitir a sensação das articulações
a moverem-se e dos pés a tocarem no chão,

e ser sentida pelo paciente
através duma camisa.

É uma camisa inteligente,
com elementos microvibratórios

que envia os sinais de resposta
e engana o cérebro do doente,

criando a sensação de que não é uma máquina
que está a transportá-lo,

mas é ele que está a caminhar novamente.

Conseguimos fazer isto, e vamos ver aqui

a primeira vez que Bruno,
um dos nossos doentes, caminhou.

Demora uns segundos,
porque estamos a configurar tudo.

Vamos ver uma luz azul
na frente do capacete

porque Bruno vai imaginar
o movimento que precisa de fazer,

o computador vai analisá-lo
e Bruno vai verificá-lo.

Depois de verificado,

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

Está tudo em ordem,
e agora ele começa a andar.

Ao fim de nove anos sem poder mexer-se,

ele está a andar sozinho.

(Aplausos)

Mas não está apenas a andar,

ele está a sentir o chão.

Se a velocidade do exosqueleto aumenta,

ele diz que ele está a andar de novo
na areia de Santos,

a praia onde ele costumava ir
antes de sofrer o acidente.

Isto porque o cérebro está a criar
uma nova sensação na cabeça de Bruno.

Ele anda, e no fim da caminhada diz
— eu estou a ficar sem tempo —

"Sabem, preciso que me emprestem isto
quando me casar,

"porque quero ir a andar até ao padre

"e ver a minha noiva
e chegar lá por mim mesmo".

Claro que ele vai poder usá-lo
sempre que quiser.

Isto é o que queríamos mostrar
durante a Taça Mundial, mas não pudemos.

Por qualquer razão misteriosa,
a FIFA reduziu a transmissão para metade.

O que vamos ver, muito rapidamente,
é Juliano Pinto no exosqueleto

a dar o pontapé, uns minutos antes
de ir para o campo

e de fazer o mesmo
em frente da multidão.

As luzes que vamos ver
descrevem a operação.

Basicamente, as luzes azuis a piscar
indicam que o exosqueleto está pronto.

Pode receber pensamentos,
pode fornecer sinais de resposta.

Quando Juliano toma a decisão
de chutar a bola,

vemos dois feixes de luz verde e amarela

a sair do capacete até às pernas,

que representam os comandos mentais
que o exosqueleto recebeu

para os executar.

Basicamente, em 13 segundos,
Juliano conseguiu-o.

Podemos ver os comandos.

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

A coisa mais fantástica é que,
10 segundos depois,

olhou para nós do campo,

e disse-nos, radiante, como vocês viram:

"Eu senti a bola!"

Isto não tem preço.

(Aplausos)

Ora bem, onde é que isto nos leva?

Só tenho dois minutos para vos dizer

que vai ultrapassar
os limites da imaginação.

Já existe tecnologia que atua
através do pensamento.

É recente: só publicámos isto há um ano,

a primeira "interface" cérebro-cérebro

que permite que dois animais
troquem mensagens mentais.

Se um animal vê qualquer coisa
no seu meio ambiente

pode enviar um SMS mental, um torpedo,
um torpedo neurofisiológico,

ao segundo animal.

O segundo animal executa a ação
que lhe pedem para fazer

sem sequer saber qual a mensagem
que o meio ambiente enviou

porque a mensagem saiu do cérebro
do primeiro animal.

Esta é a primeira demonstração.

Vou ser muito rápido porque
quero mostrar-vos as últimas novidades.

Vemos aqui o primeiro rato
a ser informado,

por uma luz que vai aparecer
na gaiola da esquerda,

que tem que pressionar a alavanca
da esquerda, para obter uma recompensa.

Ele vai lá e faz isso.

Ao mesmo tempo, ele envia
uma mensagem mental

ao segundo rato
que não viu nenhuma luz.

O segundo rato, em 70% das vezes,

vai pressionar a alavanca
e obter a recompensa

sem sequer ter visto a luz na retina.

Nós levámos isto a um limite
um pouco maior

pondo macacos a colaborar
mentalmente numa rede de cérebros,

para rodar a sua atividade cerebral

e entreajudarem-se para mover
o braço virtual que já mostrei.

Vemos aqui a primeira vez

em que dois macacos
combinam os seus cérebros,

sincronizando os cérebros perfeitamente
para mover o braço virtual.

Um macaco está a controlar a dimensão x

e o outro macaco controla a dimensão y.

Isto torna-se mais interessante
quando há três macacos.

Pedimos a um macaco para controlar x e y,

a outro macaco para controlar y e z,

e ao terceiro para controlar x e z

e deixamos que eles joguem em conjunto,

a mover o braço em 3D para um alvo

para ganharem o famoso
sumo de laranja brasileiro.

E eles conseguem fazê-lo.

O ponto preto é a média
de toda a atividade cerebral

a funcionar em paralelo, em tempo real.

É a definição dum computador biológico.

que interage por atividade cerebral
e atinge um objetivo motor.

Para onde é que isto nos leva?

Não fazemos ideia.

Nós somos apenas cientistas.

(Risos)

Somos pagos para sermos crianças,

para ir até o limite
e descobrir o que está lá fora.

Mas uma coisa eu sei.

Um dia, dentro de algumas décadas,

quando os nossos bisnetos navegarem
na Internet apenas pelo pensamento,

ou uma mãe doar a sua visão
a uma criança autista que não vê,

ou alguém poder falar porque usa
uma ponte cérebro-cérebro,

alguns de vocês vão-se lembrar
que tudo começou numa tarde de inverno

num campo de futebol brasileiro
com um pontapé impossível.

Obrigado.

(Aplausos)

Obrigado.

(Aplausos)

Bruno Giussani: Miguel, obrigado
por manter-se dentro do tempo.

Eu dou-lhe mais dois minutos,

porque há uns pontos
que gostaria de desenvolver.

Se for preciso ligar os cérebros
para perceber,

vamos ligá-los.

Se eu bem percebi,

um dos macacos recebe um sinal

e o outro macaco reage a esse sinal

só porque o primeiro recebe
e transmite o impulso?

Miguel Nicolelis:
Não é bem assim.

Nenhum macaco sabe da existência
dos outros dois macacos.

Eles recebem uma mensagem visual em 2D,

mas a tarefa que precisam
de cumprir é a 3D.

Eles têm que mover o braço
em três dimensões.

Mas cada macaco só recebe
as duas dimensões no ecrã do vídeo

que os macacos controlam.

Para realizar a tarefa,

é preciso que pelo menos dois macacos
sincronizem os seus cérebros,

mas o ideal é serem três.

Nós descobrimos que,
quando um macaco começa a abrandar,

os outros dois macacos
melhoram o seu desempenho

para fazer o outro voltar.

É um ajuste dinâmico,

mas o sincronismo global
permanece o mesmo.

Agora, se invertermos,
— sem dizer aos macacos —

as dimensões que cada cérebro
tem que controlar,

como este aqui que está a controlar x e y,

mas devia estar a controlar agora y e z,

o cérebro dos animais esquece,
imediatamente, as dimensões anteriores

e começa a concentrar-se
nas novas dimensões.

O que é preciso dizer
é que nenhuma máquina de Turing,

nenhum computador consegue prever
o que uma rede de cérebros consegue fazer.

Nós vamos absorver a tecnologia

mas a tecnologia nunca nos absorverá.

É simplesmente impossível.

BG: Quantas vezes já testou isso?

E quantas vezes teve sucesso ou falhou?

MN: Oh, dezenas de vezes.

Com três macacos? Oh, várias vezes.

Não podia falar nisso aqui
se não o tivesse feito algumas vezes.

E esqueci-me de referir, devido ao tempo,

que há apenas três semanas,
um grupo europeu

demonstrou a primeira ligação
homem-a-homem, cérebro-a-cérebro.

BG: E como é que isso funciona?

MN: Houve pouca informação

— mas as grandes ideias começam
de forma modesta.

Basicamente, a atividade cerebral
de um sujeito

foi transmitida para um segundo sujeito,
tudo por tecnologia não invasiva.

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

e transmitiu-a a um segundo sujeito.

O segundo sujeito recebeu um impulso
magnético no córtex visual,

e outro impulso,
dois impulsos diferentes.

No primeiro impulso
o sujeito viu uma coisa.

No segundo impulso,
ele viu uma coisa diferente.

E foi capaz de indicar verbalmente

qual era a mensagem que o
primeiro sujeito estava a enviar

pela Internet, de um continente distante.

BG: Uau! Ok, é para aí que estamos a ir.

Esta é a próxima Ted Talk
na próxima conferência.

- Miguel Nicolelis, obrigado.
- Obrigado Bruno, obrigado.