脑对脑沟通已来临 － 我们是如何做到的

你或许记得神经学家Miguel Nicolelis — 他建造的脑控骨骼机器人能够让一个瘫痪患者在2014年世界杯开球。他现在在做些什么呢？设计出让两个两种不同的大脑（目前为止是老鼠和猴子）相互发送信息。视频的最后一个实验，如他所说，将会“挑战想象力的极限。”

2014年6月12日
下午3:33分那一刻

在巴西圣保罗的一个
温暖的冬日下午

一个寻常的南美冬日午后

这个孩子
你们看到正在庆祝的年轻人

就像他进了球一样

Juliano Pinto，29岁
完成了一个壮举

尽管全身瘫痪

并且从胸中部到脚趾头没有任何知觉

六年前夺去他弟弟生命的车祸

同时导致Juliano脊髓完全损伤
让他坐在了轮椅上

Juliano面对挑战
而在这一天，他做了一件

几乎在六年内见过他的人认为不可能的事

Juliano Pinto通过他的想象

为2014年这里（巴西）举行的世界杯

进行开球

他无法移动他的身体

但他能够想像踢球所需要的动作

脊髓损伤前他是一名运动员
现在他是一名残疾运动员

我想他将会参加几年后的残奥会

但是脊髓损伤没有夺去的

是Juliano去梦想的能力

而在那个下午他梦想成真
在一个75000人的体育场

以及电视机前的亿万观众

他的一脚开球，基本上
赞许了30多年来

对脑部的基础研究

这个在我们两耳之间的神奇宇宙

这个唯一能与我们
头顶的宇宙相媲美的东西

因为我们的大脑约有千亿个元素

通过脑电风暴相互交流

Juliano所完成的
花了30年时间在实验室里想象

和大约15年的时间来策划

当John Chapin 和我
在15年前在一篇文章上提出

我们能够造一个我们称之为
脑机接口的机器

意思是能够把人脑连接到一个机器上

那么人和动物能够通过控制这个设备

无论他们和自己的身体相距多远

只要通过你的想象就能让身体做任何事情

我们的同事告诉我们
我们需要专业帮助

心理上的那种

尽管如此
一个苏格兰人和巴西人坚持了下来

因为我们就是这样在
各自国家成长起来的

而在12至15年间

我们做了一次又一次展示
证明这是可行的

而且脑机接口设备并非高深莫测

这只是脑部研究

只是运用传感器

来接收大脑发出的脑电风暴

去运行要下载到脊髓的

运动指令

我们预测感应器能够同时接收

成百上千的脑细胞

并且从这些信号中得到

大脑来运作的运动策划

去让我们在空间中移动

这么做我们转化了这些信号成为数字口令

能够让任何一种机械，
电子甚至虚拟设备接收

因此能让物体想象他，
她或它想做的动作

而那个设备遵循大脑的命令

通过把这些设备和许多感应器匹配

正如你将会看到的

我们能发信息回大脑去确认

潜意识运动系统将会被设定
无论感应器在哪

在物体旁边，在对面房间
或者是在另外一个星球

当这个信息给予反馈给大脑是

大脑接收它的目的：
让我们移动

那么这只是我们几年前发表的一个实验

一只猴子，无需动自己的身体

学会控制一个机械手臂

一个不存在的虚拟的手臂

你们听到的是这只猴子脑部的声音

在虚拟空间里边

探索三个视觉上相同的球体

奖励就是给猴子一滴它喜欢的橙汁

这只猴子需要通过触摸

来探测和选取其中一个物品

不是通过观察，而是通过触摸

因为每当虚拟手臂触摸一个物体时

一个电子脉冲就会传到猴子的脑部

给这个动物描述物体表面的质地

猴子就能够判断它需要选哪个物体

如果它找到正确的物体，
他将无需动一块肌肉而得到奖赏

完美的巴西式午餐

无需劳动而获得奖励

当我们发现这个之后

我们得出了15年前提出的观点

我们重新起草了文章

我们从箱子里找回这篇文章

并提出或许我们可以让一个瘫痪的人

运用脑机接口重新获得运动能力

大意就是如果你患有瘫痪

（瘫痪）它很有可能发生到任何人身上

我和你们说，世事无常

这是毫秒之差的一个事故

一次车祸就改变了你的一生

如果你的脊髓完全损伤

你无法运动因为你的脑电风暴无法
将信号发送到你的肌肉中

然而，你的脑电风暴不断在脑部产生

截瘫，全身瘫痪的患者
每天都梦到自己又能运动四肢

他们在脑子里有这样的感觉

问题就是我们怎么把它转码

变成动作

所以我们提出的是
建造一个新的肢体

创造一个机器背心

这就是为什么Juliano能够通过想象来踢球

因为他穿着第一件脑控机器背心

能够帮助截瘫，全身瘫痪的患者重新运动

并且重新得到运动反馈

这就是15年前的想法

我要给你们展示的是从25个国家

来自这个美丽星球的五大洲的156人

放下他们的生活
离开他们的父母

宠物、妻子、儿女、功课、工作

聚集到巴西度过18个月来完成这个项目

因为在几年后巴西成功申请举办世界杯

我们听说巴西政府想在开幕式上

做一些意义非凡的事情

在这个重塑并完善足球的国家

当然，那是在我们碰到德国人之前

（笑）

但那又是另一个话题了

这是另一类神经学家该讨论的问题

但巴西想要做的是展现

一个完全不一样的国家

一个重视科学和技术的国家

能够为全球2500万因为脊髓受伤

而无法行动的人一个礼物

我们向巴西政府和国际足联提出建议

让我们邀请一个巴西截瘫患者

使用一个大脑控制的骨骼康复机器人

让他能接触并感受到球

来为2014世界杯开球

他们像看到一群疯子一样地看着我们

然后说：“好吧，我们来试一下”

我们有18个月的时间从零开始

我们没有机器人，没有患者

我们什么都没有

这些人聚集在一起

并且在18个月的时间里
我们有8位患者进行日常训练

基本上是从零开始，这个家伙

我们称它为Bra-Santos Dumont一号

第一个脑控骨骼康复机器人

是以巴西最著名的科学家

阿尔贝托 桑托斯 杜蒙来命名

他在1901年10月19号
发明并自行飞行了

第一架驾驶飞艇
在巴黎上空在百万人们的注视下飞行

对不起，我的美国朋友们

我住在北卡罗纳

但莱特兄弟是在两年后

才在北卡的岸边成功试飞的

（鼓掌）

飞行管制是巴西人发明的
（笑）

那么我们和这些患者一起

我们把骨骼机器人组装好

15个自由度
液压器

能够用脑信号控制

并被一种非侵入式脑电图记录下来

能够让病人想象他的动作

把他的动作发送到遥控上

来完成他想做的动作

这个脑控机器人被人造皮肤覆盖

人造皮肤是我最好的朋友之一
Gordon Cheng在慕尼黑发明的

能让移动的关节以及脚触地的感觉

通过一件背心传递给患者

是一件有微震元素的智能恤衫

能够反馈并通过创造一种感觉
给患者的大脑产生一种假象

让患者感觉不到
是机器人在带动他在行走

而是他自己能够重新行走

那么我们把这个弄好了
而你们在这看到的

这是我们的患者之一，Bruno
第一次下地行走

他用了好几秒的时间
因为我们要把机器人设置好

而你们将会看到从头盔前面闪着的蓝灯

因为Bruno需要想象他要做的动作

电脑需要分析他要做的动作
Bruno将要确定他的动作

当他定好了动作

机器人就会按照Bruno大脑的指示行动

他刚定好
而现在他将开始行走

在经过九年无法移动后

他能够自己行走

而比这更重要的是

（掌声）

比行走更重要的是

他能感受到地面

如果机器人的速度加快的话

他告诉我们他在桑托斯的沙滩上再次行走

那是他在事故前曾去过的海滩度假胜地

这就是为什么在Bruno的脑里
创造了新的知觉

那么在他行走结束的时候 ---
我快没时间了 ---

他说：“你们知道吗

当我结婚的时候我要向你们借这玩意

因为我想亲自走向牧师

并且亲临现场见我的新娘

当然了，他能随时拥有这台机器

而这是我们想在世界杯上展示给大家而无法实现的东西

因为某些神秘的原因
国际足联把直播减半了

你们即将看的是
Juliano Pinto在上场前几分钟

穿着骨骼机器人踢球

而他将在全场观众面前做这一动作

你将看到的灯光描述了整个过程

基本上，蓝灯闪就说明机器人准备好了

它能接收我们的想法
并且给予反馈

而当Juliano做出踢球的决定时

你将会看到
一串绿灯和一串黄灯

从头盔出来并移动到腿上

代表着机器人接收到的头脑口令

让口令变为动作

而在13秒内

Juliano做到了他要做的动作

你能看到他的命令

他做好准备
球已放好，而他去踢那个球

而最不可思议的事情是

他踢球后10秒
他在场上看着我们

庆祝着如你所看到的
他说：

“我感觉到球了”

那是无价的

（鼓掌）

那么这个发明的未来在哪里？

我有两分钟来告诉你们

它的未来只会限于你们的想象力

脑动技术就在这里

这是最新的情况：
我们在一年前刚发表的

第一个脑脑接口

能够让两个动物交换神经信息

是一个动物在某环境中看见某些东西

能够通过发送神经信息，
鱼雷，一种神经生理学的鱼雷

给第二个动物

而第二个动物在无需
依靠环境作为信息来源

去执行所需要做的动作

因为信息是来自第一个动物的大脑

这是第一次演示

我将会很快展示给你们看
因为我想要给你们看最新的成果

但你们看到的是
第一只老鼠被

左边笼子的灯提示后

它要按左边的笼子去获得奖励

它走去并按这个笼子

与此同时，他发送了一条神经信息

给第二只看不见灯的老鼠

而第二只老鼠在70%的情况下

将会按左边的杠杆去得到奖励

而无需肉眼感受到灯光

那么，我们将难度提高了一些

让猴子在一个大脑网络中
进行神经合作

实际上就是让他们提供他们的大脑活动

并把他们结合起来去移动
我刚展示给你们看的那个虚拟手臂

你们看到的是
首次两只猴子连接了它们的大脑

完美的同步了大脑并移动虚拟手臂

一只猴子控制X维

而另一只猴子控制Y维

但是当三只猴子在一起的时候
就变得更有意思

你要求一只猴子控制X和Y

另一只控制Y和Z

而第三只控制X和Z

你让他们一起来

在三维空间里边移动虚拟手臂去领奖励

而它们确实这么做

黑点是这三只猴子的大脑

在平行移动手臂时的平均值

这就是生理计算器的含义

被大脑活动影响并完成驱动目标

这将向什么方向发展？

我们并不知道

我们只是科学家而已

(笑)

我们被雇成为孩子

去探索并发现这个世界

但是有一件事我知道

几十年后的某天

当我们的子孙通过大脑上网冲浪

或是一个母亲为自闭的
盲儿童捐献自己的视力

或者某人因为脑脑连接而会说话的时候

在座中的某位将会记得这一切
都始于一个冬日午后

在巴西足球场上那一脚超越可能的开球

谢谢

（鼓掌）

谢谢

Bruno Giussani：Miguel，
感谢你遵照这时间规定

事实上我将会给多几分钟给你

因为有些观点我想再深入讨论一下

显然我们需要连接大脑去发现这一切

那么让我们把我们的大脑都连起来

那么，如果我理解正确的话

其中一只猴子得到信号

而另一只猴子接到信号做出反应

是因为第一只猴子接收并传递神经脉冲

Miguel Nicolelis：
不，这有一些不同

没有一只猴子知道有另外两只猴子的存在

它们接收到一个二维的视觉反馈

但它们要完成的任务却是三维的

他们需要在三维空间里移动胳膊

但是每只猴子在控制时

只有二维图像

而要完成这个任务

你需要至少两只猴子
去同步它们的大脑

但是在理想状态下是
同时同步三只猴子的大脑

那么我们发现
当一只猴子开始松懈时

另外两只猴子提高他们的动作

让松懈的那只猴子跟上节奏

那么这个只是动态上有调整

但是整体还是不变的

现在，如果你改变每个大脑控制的维度

但没有事先告知那些猴子

比如这只猴子控制X和Y

但是它本应该控制Y和Z

动物的大脑立即忘掉旧的指令

并开始专注于新的指令

我需要说的是这里没有图灵机

没有计算机可以预言大脑能做什么

那么我们将技术吸收成为我们的一部分

科技将不会控制我们

（科技控制我们）这是不可能的

BG：你们测试了多少次？

而在测试中成功和失败的比率是多少？

MN：噢，几十倍

三只猴子在一起的时候？
哦，好几次

我不可能站在这如果我没有至少做几次测试

而我忘记提了，因为时间关系

在三周前一群欧洲人

刚演示了第一个人对人，脑对脑的连接

BG：而那个又是如何运作的

MN：我知道一点信息
伟大的想法，总始于藏在不起眼的地方

但是基本上一个目标的大脑运动

通过非入侵式科技传递到第二个目标

那么第一个目标得到一个信息
比如之前说的老鼠，得到一个视觉信号

并传递给第二个目标

第二个目标在其视觉皮层接收到磁脉冲

或是两种不同的脉冲

在第一个脉冲中，
目标发现某些东西

在另一个脉冲他发现不同的东西

而它能够在口头上通过

跨大洲的互联网

指出第一个物体所发出的信息是什么

主持人：哇
那好，这就是我们的方向

这将在下一个TED Talk里为大家展示

Miguel Nicolelis, 谢谢你
MN: 谢谢，Bruno。谢谢大家