Direktna komunikacija mozgovima je stigla. Kako smo to postigli

Možda se sećate neuronaučnika Migela Nikolelisa - napravio je egzoskelet koga kontroliše um, koji je omogućio paralisanom čoveku da zada početni udarac na Svetskom prvenstvu 2014. Na čemu sada radi? Stvara uslove da dva uma (pacova i majmuna, za sada) pošalju poruke mozgovima. Odgledajte do kraja zbog eksperimenta koji, kako on to kaže, ide do "samih granica vaše mašte".

Na dan 12. juna 2014, tačno u 3:33h

prijatnog zimskog popodneva
u Sao Paulu u Brazilu,

tipičnog južnoameričkog
zimskog popodneva,

ovo dete, ovaj mladić,
koga vidite kako slavi ovde

kao da je postigao gol,

Žulijano Pinto, star 29 godina,
ostvario je veličanstven uspeh.

Iako je paralizovan

i nema nikakvog osećaja od polovine grudi
do vrhova prstiju na nogama,

što je posledica saobraćajne nesreće
od pre šest godina,

u kojoj mu je poginuo brat

i koja je uzrokovala potpunu leziju kičme,
ostavljajući Žulijana u kolicima.

Žulijano se pokazao doraslim izazovu,
i toga dana je uradio nešto

što su svi, koji su ga gledali
ovih šest godina, smatrali nemogućim.

Žulijano Pinto je zadao početni udarac

na Svetskom fudbalskom prvenstvu 2014.
ovde u Brazilu,

i to samo razmišljajući.

Nije mogao da pomeri telo,

ali mogao je da zamisli pokrete
neophodne za šut.

Bio je sportista pre lezije.
Sada je parasportista.

Učestvovaće na Paraolimpijadi,
nadam se, za par godina.

Ali ono što lezija kičmene moždine
nije oduzela Žulijanu

je njegova sposobnost da sanja.

A zaista je dosanjao tog popodneva,
na stadionu pred 75,000 ljudi

i pred publikom od skoro milijardu
koji su gledali preko TV-a.

I taj šut je praktično krunisao
30 godina temeljnog istraživanja,

izučavanja kako mozak,

kako ovaj neverovatni univerzum
između naših ušiju,

koji je jedino uporediv
s univerzumom nad nama

jer ima oko 100 milijardi elemenata

koji razgovaraju međusobno
preko električnih talasa.

Žulijanovo dostignuće je 30 godina
osmišljavano u laboratorijama

i trebalo je 15 godina da se isplanira.

Kada smo Džon Čapin i ja,
pre 15 godina, u naučnom radu izjavili

da ćemo da sagradimo nešto što smo zvali
interfejs za um i mašinu,

što je podrazumevalo povezivanje
mozga i uređaja,

kako bi životinje i ljudi
mogli da pomeraju te uređaje,

ma koliko bili daleko od svojih tela,

samo zamišljajući šta žele da urade.

Kolege su nam rekle
da nam je zapravo potrebna stručna pomoć,

psihijatrijske struke.

I uprkos tome,
Škot i Brazilac su bili istrajni

jer su nas tako vaspitali
u našim cenjenim zemljama,

i između 12 i 15 godina,

radili smo probu za probom,
nagoveštavajući da je ovo moguće.

A interfejs za um i mašinu
nije naučna fantastika,

to je prosto izučavanje mozga.

To je prosto korišćenje senzora

koji čitaju električne moždane talase
proizvedene u mozgu

kako bi proizveli motorne komande

koje moraju da se očitaju
u kičmenoj moždini.

Pa smo projektovali senzore
koji mogu da čitaju

na stotine, a sada na hiljade,
ovih moždanih ćelija istovremeno

i da izdvoje iz ovih električnih signala

motorno planiranje
koje se dešava u mozgu

zbog koga se zapravo pomeramo u prostoru.

Tim smo postupkom pretvorili
ove signale u digitalne komande

koje bilo koji mehanički, elektronski
ili pak virtuelni uređaj može razumeti.

Tako subjekat može da zamisli
šta on, ona ili ono želi da pomeri,

i uređaj se povinuje toj komandi.

Opskrbljavajući ove uređaje
s mnogo različitih tipova senzora,

kao što ćete uskoro i da vidite,

zapravo smo poslali poruke
nazad u mozak da bismo potvrdili

da se odigrava slobodna motorna volja,
bez obzira na to gde ste -

pored subjekta, u komšiluku
ili na drugoj strani sveta.

I kada ova poruka pošalje
povratnu informaciju mozgu,

mozak postaje svestan svog cilja:
pokretanje tela.

Ovo je samo jedan eksperiment
koji smo objavili pre nekoliko godina,

u kome je majmun, bez pokretanja tela,

naučio da kontroliše pokrete
avatarske ruke,

virtuelne ruke koja ne postoji.

Ono što čujete je zvuk mozga ovog majmuna

dok istražuje tri različite,
mada vizuelno identične sfere

u virtuelnom prostoru.

A da bi dobio nagradu, kap soka
od pomorandže, koga majmuni obožavaju,

ova životinja mora da otkrije,
da izabere jedan od ovih objekata

dodirivanjem,

ne gledanjem, već dodirivanjem,

jer svaki put kada ova virtuelna ruka
dodirne jedan od objekata,

električni impuls se vraća
u mozak životinje

opisujući finu teksturu
površine ovog objekta,

te životinja može da proceni
koji je pravi objekat koji mora da zgrabi,

a ako tako postupi, dobija nagradu,
ne pomerivši ni jedan mišić.

Savršen brazilski ručak:

ne pomeriš ni jedan mišić,
a dobiješ sok od pomorandže.

Kako smo videli da ovo deluje,

zapravo smo se vratili i predložili ideju
koju smo objavili pre 15 godina.

Ova studija je ponovo stupila na snagu.

Izvadili smo je iz fioke,

i predložili smo da bismo možda mogli
da navedemo paralisano ljudsko biće

da koristi interfejs za um i mašinu
kako bi povratilo pokretljivost.

Zamisao je da, ako ste pretrpeli -

a to se može desiti svakome od nas.

Da vam kažem, to se iznenada desi.

To je sudar u milisekundi,

automobilska nesreća
koja vam u potpunosti promeni život.

Ako imate potpunu leziju kičmene moždine,

ne možete da se pomerate jer
moždani talasi ne stižu do vaših mišića.

Ipak, vaši moždani talasi nastavljaju
da se stvaraju u vašoj glavi.

Pacijenti paraplegičari, kvadriplegičari
svake noći sanjaju da se pokreću.

To im je u glavi.

Problem je kako preneti taj kod napolje

i učiniti da se taj pokret ponovo izvede.

Pa smo predložili da napravimo novo telo.

Hajde da napravimo robotski prsluk.

I baš zbog toga je Žulijano mogao
da šutne loptu, samo razmišljajući,

jer je nosio prvi robotski prsluk
koga kontroliše mozak,

a koji mogu da koriste paraplegičari,
kvadriplegičari da bi se kretali

i da bi povratili osećaj dodira.

To je bila osnovna zamisao pre 15 godina.

Sada ću vam pokazati
kako je 156 ljudi iz 25 država

sa svih pet kontinenata ove divne Zemlje,

napustilo svoje svakodnevene živote,
napustilo svoje patente,

napustilo svoje pse, supruge,
decu, školu, posao

i kako su se okupili u Brazilu
na 18 meseci kako bismo ovo ostvarili.

Jer smo, nekoliko godina nakon što je
Brazilu dodeljeno Svetsko prvenstvo,

čuli da brazilska vlada
želi da učini nešto značajno

na ceremoniji otvaranja,

u zemlji koja je
nanovo izmislila i usavršila fudbal,

sve dok nismo sreli Nemce, naravno.

(Smeh)

No to je druga tema,

i drugačiji neuronaučnik
bi trebalo da govori o tome.

Ali Brazil je želeo da se pokaže

u potpuno novom svetlu,

kao država koja ceni nauku i tehnologiju

i da može da ponudi poklon milionima,
za 25 miliona ljudi širom sveta,

koji se više ne mogu pokretati
zbog povrede kičmene moždine.

Otišli smo u brazilsku vladu
i u FIFA-u i predložili,

hajde da početni udarac
Svetskog kupa 2014.

zada brazilski paraplegičar,

koristeći umom kontrolisan egzoskelet
koji mu omogućuje da šutira loptu

i da oseti kontakt s loptom.

Pogledali su nas,
pomislili su da smo načisto poludeli

i rekli: "Važi, pokušajmo to."

Imali smo 18 meseci da sve uradimo
od nule, od početka.

Nismo imali egzoskelet,
nismo imali pacijente,

nismo imali ništa gotovo.

Ovi su se ljudi okupili

i za 18 meseci, imali smo osam pacijenata
koji su vežbali

i praktično smo iz ničega
sagradili ovog momka,

koga smo nazvali Bra-Santos Dumon 1.

Prvi ikada napravljeni egzoskelet
koga kontroliše um

je nazvan po najpoznatijem
brazilskom naučniku,

Albertu Santosu Dumonu,

koji je 19. oktobra 1901.
napravio i sam upravljao

prvim pilotnim avionom, u vazduhu
u Parizu na očigled milion ljudi.

Izvinjavam se, moji američki prijatelji,

živim u Severnoj Karolini,

ali ovo je bilo dve godine
pre nego što su braća Rajt letela

obalom Severne Karoline.

(Aplauz)

Brazilci su gospodari letenja.
(Smeh)

Sastali smo se sa ovim momcima

i u suštini smo sastavili ovaj egzoskelet

ovih 15 stepeni slobode,
hidrauličnu mašinu

kojom upravljaju moždani signali

snimljeni neinvazivnom tehnologijom,
koja se zove elektroencefalografija

koja u suštini omogućuje pacijentu
da zamisli pokrete

i pošalje svoje komande
upravljačima, motorima

i da to i obavi.

Ovaj egzoskelet
je prekriven veštačkom kožom

koju je izumeo Gordon Čeng iz Minhena,
jedan od mojih najboljih prijatelja,

kako bi omogućio da osećaj
pokretanja zglobova i dodirivanja tla

bude vraćen pacijentu
preko prsluka, košulje.

To je pametna košulja
sa mikrovibrirajućim elementima

koja u suštini dostavlja povratnu
informaciju i obmanjuje mozak pacijenta

tako što stvara osećaj
da ga ne nosi mašina,

već da on sam hoda ponovo.

Tako smo ovo pokrenuli
i ono što ćete ovde da vidite

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

Potrebno mu je nekoliko sekundi
jer moramo sve da podesimo,

i videćete plavo svetlo
kako blešti ispred šlema

jer Bruno mora da zamisli pokret
koji bi trebalo izvesti,

kompjuter će to da analizira,
Bruno će da potvrdi,

i nakon potvrde,

uređaj počinje da se kreće
pod komandom Brunovog uma.

Upravo je uspeo
i sada počinje da se kreće.

Posle devet godina nepokretnosti,

sada sam može da hoda.

I više od toga -

(Aplauz) -

ne samo da hoda,

on oseća tlo pod nogama,

a ako egzoskelet ubrza,

kaže nam kako ponovo hoda
po pesku Santosa,

odmarališta na plaži
gde je išao pre nesreće.

To je zato što mozak stvara
novi osećaj u Brunovoj glavi.

Dakle, on hoda, a pred kraj šetnje -
već mi ističe vreme -

kaže: "Znate, ljudi,

moraću da pozajmim od vas ovu stvar
kad se budem ženio,

jer želim da odšetam do sveštenika

i da vidim svoju nevestu
i zapravo da sam stojim tamo."

Naravno da može da ga koristi,
kad god poželi.

Ovo smo želeli da pokažemo za vreme
Svetskog prvenstva, ali nismo mogli,

jer je FIFA, iz tajanstvenih razloga,
skratila prenos na pola.

Na brzinu ćete da vidite kako
Žulijano Pinto u egzoskeletu izvodi šut,

nekoliko minuta
pre nego što smo izašli na teren

i to zvanično odradili
pred celokupnom publikom,

a svetla koja ćete da vidite
samo ilustruju proces.

U suštini, plava pulsirajuća svetla
signaliziraju da je egzoskelet spreman.

Može da prima misli
i da dostavi povratnu informaciju,

pa kada Žulijano odluči da šutira loptu,

videćete dva snopa zelene i žute svetlosti

koji se kreću od šlema do nogu,

a koji predstavljaju mentalne komande
koje je preuzeo egzoskelet

kako bi ih realizovao.

I za 13 sekundi,

Žulijano ih jeste realizovao.

Vidite komande.

On se priprema,
lopta je spremna i on šutira.

A najneverovatnije je

da je 10 sekundi kasnije,
pogledao u nas na terenu,

rekao nam, slaveći, kao što ste videli:

"Osetio sam loptu."

A to je neprocenjivo.

(Aplauz)

Kuda sve ovo vodi?

Imam dva minuta da vam kažem

da nas vodi
do krajnjih granica naše mašte.

Tehnologija upravljanja
uz pomoć uma je tu.

Ovo je najsvežije: objavljeno je
pre samo godinu dana,

prvi interfejs za dva mozga

koji omogućuje dvema životinjama
da razmenjuju mentalne poruke

tako da životinja
koja nešto vidi u okolini

može da pošalje mentalni SMS,
torpedo, neurofiziološki torpedo,

drugoj životinji,

a druga životinja uradi
ono što je neophodno da uradi,

a da ni ne zna
kakvu joj poruku okolina šalje,

jer je poruka stigla
iz mozga prve životinje.

Ovo je prvi demo snimak.

Biću veoma brz
jer želim da vam prikažem najnoviji.

Ovde vidite
kako prvi pacov dobija informaciju,

uz pomoć svetla koje se vidi
na levoj strani kaveza,

da mora da pritisne levu polugu
da bi dobio nagradu.

On odlazi i tako i radi.

Istovremeno šalje mentalnu poruku

drugom pacovu
koji nije video nikakvo svetlo,

i drugi pacov će, u 70 posto slučajeva,

da pritisne levu polugu
i da dobije nagradu,

a da njegova mrežnjača
nikada nije osetila svetlo.

Otišli smo korak dalje

tako što smo naveli majmune
da sarađuju, umreživši njihove mozgove,

da u suštini predaju
svoju moždanu aktivnost

i da je kombinuju da bi pokrenuli
virtuelnu ruku koju sam pokazao malopre,

i ovde vidite kako majmuni
prvi put udružuju svoje mozgove,

savršeno usklađuju svoje mozgove
da bi pokrenuli ovu virtuelnu ruku.

Jedan majmun kontroliše x dimenziju,

drugi kontroliše y dimenziju.

Ali postaje još zanimljivije
kada ubacite tri majmuna

i zatražite od jednog da kontroliše x i y,

od drugog da kontroliše y i z

i od trećeg da kontroliše x i z,

i navedete sve njih
da zajedno igraju igru,

da pomeraju ruku u 3D-u do mete kako bi
dobili čuveni brazilski sok od pomorandže.

I zapravo su uspeli.

Crna tačka je presek
svih ovih mozgova koji rade

paralelno, u realnom vremenu.

To je definicija biološkog kompjutera,

saradnja uz pomoć moždane aktivnosti
i postizanje motornog cilja.

Kuda sve ovo vodi?

Pojma nemamo.

Mi smo samo naučnici.

(Smeh)

Plaćaju nas da budemo deca,

da prosto zavirimo u nepoznato
i otkrijemo šta se tamo nalazi.

Ali jedno znam:

jednog dana, za nekoliko decenija,

kada naša deca budu surfovala netom
pukim razmišljanjem,

ili kada majka donira svoj vid
autističnom slepom detetu

ili kada neko progovori
zahvaljujući bajpasu između dva mozga,

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

na fudbalskom stadionu u Brazilu,
s nemogućim šutom.

Hvala vam.

(Aplauz)

Hvala.

Bruno Đusani:
Hvala što si ispoštovao vreme.

Zapravo bih ti dao još par minuta,

jer ima još nekoliko tačaka
koje želimo da obrazložimo i,

očigledno su nam potrebni umreženi
mozgovi da bismo shvatili kuda ovo vodi.

Pa, hajde da sve ovo povežemo.

Ako sam dobro shvatio,

jedan od majmuna dobija signal,

a drugi majmun reaguje na taj signal,

samo zato što ga prvi dobija
i prenosi neurološki impuls.

Migel Nikolelis: Nije baš tako.

Nijedan majmun ne zna
da postoje druga dva majmuna.

Dobijaju vizuelnu informaciju u 2D-u,

ali je zadatak
koji moraju da obave u 3D-u.

Moraju da pomeraju ruku u tri dimenzije.

Ali svaki majmun jedino dobija
dve dimenzije na ekranu

koje kontroliše.

I kako biste uspeli,

potrebno vam je da dva majmuna
sinhronizuju svoje mozgove,

ali idealno bi bilo tri.

Otkrili smo da kada jedan majmun
počne da otaljava,

druga dva pojačaju svoj učinak

kako bi se treći vratio,

tako se ovo dinamično podešava,

ali sinhronicitet u globalu ostaje isti.

Sad, ako preokrenete,
a da ne saopštite majmunu,

dimenzije koje svaki mozak
mora da kontroliše,

na primer, ovaj momak kontroliše x i y,

ali sad bi trebalo da kontroliše y i z,

istog momenta, mozak ove životinje
zaboravlja stare dimenzije

i počinje da se usredsređuje na nove.

Ono što želim reći
je da nijedna Tjuringova mašina,

nijedan kompjuter ne može da predvidi
šta će umreženi mozgovi da urade.

Tako ćemo upijati tehnologiju kao deo nas.

Tehnologija nikada neće upiti nas.

To je prosto nemoguće.

BĐ: Koliko ste puta ovo testirali?

I koliko ste puta bili uspešni,
a koliko ne?

MN: Oh, na desetine puta.

Sa tri majmuna? Nekoliko puta.

Ne bih mogao ovde da govorim o tome
da nisam to uradio nekoliko puta.

I zaboravio sam da pomenem, zbog vremena,

da je pre samo tri nedelje,
grupa iz Evrope

demonstrirala prvu direktnu vezu
između dva ljudska mozga.

BĐ: I kako to izgleda?

MN: Imali su bit informacije -
velike ideje nastaju na skroman način -

ali u suštini, moždana aktivnost
jednog subjekta

prenesena je do drugog objekta,
sve to neinvazivnom tehnologijom.

Tako je prvi subjekt primio poruku,
poput pacova, vizuelnu poruku,

i preneo je drugom subjektu.

Drugi subjekt je primio
magnetni impuls u vizuelnom korteksu,

iliti različit impuls,
dva različita impulsa.

Jednim impulsom, subjekat je video nešto.

Drugim impulsom, video je nešto drugo.

I mogao je rečima da iskaže

poruku koju je prvi subjekat poslao

preko interneta sa drugog kontinenta.

BĐ: Opa. U redu, znači na tom smo putu.

To je naredni TED govor
na narednoj konferenciji.

Migele Nikolelisu, hvala ti.
MN: Hvala tebi, Bruno. Hvala.