Kan vi skapa nya mänskliga sinnen?

Vi människor upplever mindre än en tiondels biljondel av alla ljusvågor. “Vår upplevelse av verkligheten är begränsad av vår biologi” säger hjärnforskaren David Eagleman. Han vill förändra det. Hans forskning om våra hjärnprocesser har fått honom att skapa nya gränssnitt - till exempel en känselväst - för att kunna ta in information från omvärlden som förut inte har kunnat upplevas.

Vi är byggda av väldigt små saker,

och vi ingår i ett väldigt stort kosmos,

och vi är faktiskt inte speciellt bra på
att förstå verkligheten

i någon av de skalorna,

och det beror på att våra hjärnor

inte har utvecklats för
att förstå världen i den skalan.

Istället sitter vi fast
i ett litet perceptionsområde

precis i mitten.

Men det blir konstigare, för inte ens
i den verklighet som vi känner till

ser vi merparten av det som pågår.

Ta till exempel världens färger.

Det här är ljusvågor,

elektromagnetisk strålning
som studsar från objekt

och träffar de speciella receptorer
som finns längst bak i ögat.

Men vi ser inte alla vågor som finns.

Det är faktiskt så att det vi ser

är mindre än en tiondels biljondel
av vad som finns där ute.

Så det finns radiovågor och mikrovågor

och röntgenstrålning och gammastrålning
som passerar genom din kropp just nu

och du märker det inte ens,

eftersom du inte skapades
med de biologiska receptorerna

för att göra det.

Det finns tusentals mobilkonversationer

som passerar genom dig just nu,

och du är helt blind för det.

Det beror inte på att de här sakerna
i sig är omöjliga att se.

Ormar ser infrarött
som en del av sin verklighet,

och honungsbin tar in ultraviolett
i sin syn på världen,

och vi bygger förstås maskiner
i instrumentbrädan på våra bilar

som kan plocka upp signaler
i området för radiovågor,

och vi har byggt maskiner på sjukhus
som kan läsa av röntgenstrålar.

Men du kan inte känna något av det här,

iallafall inte än,

eftersom du inte är utrustad
med de rätta sensorerna.

Vad det betyder är
att vår upplevelse av verkligheten

är begränsad av vår biologi,

och det går emot den känsla vi har

av att våra ögon, öron och fingertoppar

bara plockar upp
den objektiva verkligheten.

Istället tar vår hjärna ut
en liten del av världen.

I djurvärlden

uppfattar olika djur
olika delar av verkligheten.

I fästingens dövblinda värld

är temperatur och smörsyra
de viktiga signalerna.

Black ghost-fisken känner av sin omvärld

genom färgrika elektriska fält,

och den ekolodande fladdermusen

upplever en verklighet
som skapas av tryckvågor i luften.

Den är den del av verkligheten
som de kan uppfatta

och vi har ett ord för det
inom vetenskapen.

Det kallas umwelt,

vilket är det tyska ordet för omvärld.

Vi säger att varje djur antar
att dess umwelt

är den enda verklighet som finns,

för det verkar onödigt
att försöka föreställa sig

att det finns något bortom
det man kan uppfatta.

Det vi istället gör är
att vi accepterar verkligheten

så som den presenteras för oss.

Vi funderar lite på det här.

Tänk dig att du är en blodhund.

Hela din värld kretsar kring lukter.

Du har en lång nos
med 200 miljoner luktreceptorer

och du har våta näsborrar
som drar till sig och fångar luktmolekyler

och dina näsborrar har till och med glipor
så att du kan få nosen full av luft.

Allting handlar om lukt för dig.

Så en dag stannar du plötsligt till
och får en slags uppenbarelse.

Du ser på din mänskliga ägare och tänker

"Hur är det att ha en sådan sorglig,
menlös människonäsa?

(Skratt)

Hur känns det när du tar
ett klent litet andetag med den näsan?

Hur kan du inte veta
att det finns en katt på 90 meters håll,

eller att din granne stod
på den här platsen för sex timmar sen?

(Skratt)

Eftersom vi är människor

har vi aldrig upplevt den där doftvärlden

så vi saknar den inte,

för vi är djupt förankrade i vår umwelt.

Men frågan är, behöver vi sitta fast där?

Som hjärnforskare är jag intresserad av
de sätt som tekniken kan hjälpa oss

att utvidga vår umwelt,

och hur det kommer att förändra
upplevelsen av att vara människa.

Vi vet redan att vi kan gifta ihop
teknik och biologi, för det finns

hundratusentals människor som går omkring

med artificiell hörsel
och artificiell syn.

Det fungerar genom att man tar en mikrofon
och digitaliserar signalen, och man sätter

en elektronisk mottagare inuti innerörat.

Eller med retinaimplantat,
då tar man en kamera,

digitaliserar signalen
och sitter in ett elektroniskt rutnät

direkt i synnerven.

Och så sent som för 15 år sen

fanns det många forskare som tvivlade på
att teknikerna skulle fungera.

Varför? För att teknikerna
pratar Silicon Valley-språk,

och det är inte riktigt samma dialekt
som våra biologiska sinnesorgan.

Men de fungerar faktiskt;

hjärnan är bra på att räkna ut
hur den ska använda signalerna.

Hur kan vi förstå det?

Här är hemligheten:

Din hjärna hör eller ser
ingenting av det här.

Din hjärna är instängd i ett tyst
och mörkt valv inuti huvudet.

Allt den någonsin ser
är elektrokemiska signaler

som kommer in via olika datakanaler,

det här är allt den har att jobba med,
och ingenting annat.

Men fantastiskt nog

är hjärnan riktigt bra
på att ta in signalerna,

hitta mönster och tilldela dem mening,

så den tar sitt inre kosmos
och sätter ihop en historia

av det här, din subjektiva värld.

Men här är kärnbudskapet:

Din hjärna vet inte, och bryr sig inte om

var den får sin data ifrån.

Vilken information som än kommer in,
räknar den ut vad den ska göra med den.

Och det är en väldigt effektiv maskin.

Det är en mångfunktionell beräkningsmaskin

och den tar in allt

och räknar ut vad den ska göra med det,

och det tror jag
ger moder natur en möjlighet

att experimentera
med olika kanaler för indata.

Jag kallar det här
PH-modellen för evolution,

och jag vill inte bli för teknisk här,

men PH står för Potatishuvud,

och jag använder det namnet
för att betona att alla dessa sensorer

som vi gillar så mycket, som våra ögon,
ögon och fingertoppar,

bara är perifera utbytbara enheter:

Man sätter i dem, sen kan man köra.

Hjärnan räknar ut vad den ska göra
med den data som kommer in.

Och om man ser sig om i djurriket

hittar man många perifera enheter.

Ormar har gropar i ansiktet
där de kan känna av infrarött ljus

och ghost knife-fisken
har elektroniska receptorer

och stjärnmullvaden
har en slags nosutskott

med 22 fingrar

som den känner sig fram med
och skapar en 3D-modell av världen,

och många fåglar har magnetit
som att de kan navigera

efter jordens magnetiska fält.

Vad det här betyder
är att naturen inte behöver

bygga om hjärnan hela tiden.

Istället, eftersom hjärnan
fungerar som den gör,

är allt den behöver göra
att designa nya kanaler för indata.

Okej. Vad det här betyder är:

Vad vi lär oss är

att det inte finns något speciellt
eller grundläggande

med den biologi som vi
har med oss från början.

Det är helt enkelt vad vi har ärvt

från en komplex evolution.

Men det är inte
vad vi behöver nöja oss med,

och det bästa sättet att bevisa det

är något som kallas
sensorisk substitution.

Och det handlar om
att ge information till hjärnan

via ovanliga sensoriska kanaler,

och hjärnan bara räknar ut
vad den ska göra med den.

Det kan låta spekulativt,

men den första rapporten som visade detta
publicerades i tidskriften Nature 1969.

Forskaren Paul Bach-y-Rita

satte blinda människor
i en omgjord tandläkarstol

han satte dit en videokamera,

och om han satte något framför kameran

så kände man det

som en tryckning i ryggen
från ett rutsystem av spolar.

Vickade man en kaffekopp framför kameran

så kändes det i ryggen,

och fantastiskt nog
blev blinda människor ganska bra på

att kunna avgöra
vad som fanns framför kameran

bara genom att känna det i ländryggen.

Det har gjorts många
moderna varianter av det här.

Ljudglasögonen filmar det
som finns framför en

och omvandlar det till ett ljudlandskap

så när saker rör sig,
kommer närmare och längre bort

låter de "Bzz, bzz, bzz".

Det låter som en kakafoni

men efter flera veckor
blir blinda ganska bra på

att förstå vad som finns framför dem

bara baserat på vad de hör.

Och det behöver inte
komma via öronen:

Det här systemet använder
ett elektrotaktilt rutnät i pannan

så att det som finns framför kameran
ger känselupplevelser i pannan.

Varför pannan? För att man inte
använder den till så mycket annat.

Den mest moderna varianten
kallas "hjärnporten",

och det är en litet elektroniskt rutnät
som sitter på tungan

och videon blir omvandlad
till små elektrotaktila signaler

och blinda blir så bra på att använda den
så att de kan kasta en boll i en korg,

och de kan navigera
genom komplexa hinderbanor.

De kan lära sig se med tungan.

Det låter helt galet, eller hur?

Men kom ihåg att synen bara är

elektrokemiska signaler
som rusar runt i din hjärna.

Din hjärna vet inte
varifrån signalerna kommer.

Den räknar bara ut
vad den ska göra med dem.

Mitt intresseområde i labbet har varit
sensorisk substitution för döva,

och det här är ett projekt
som vi har genomfört

tillsammans med en doktorand
i mitt labb, Scott Novich,

som specialiserar sig på detta
i sin avhandling.

Detta är vad vi har velat göra:

Vi ville få ljud
från omvärlden att omvandlas

så att en döv person
kan förstå vad man säger.

Och vi ville göra det med hjälp av
kraften hos mobil teknik,

vi ville att det skulle fungera
på mobiltelefoner och surfplattor,

och vi ville också göra det
till en kroppsnära produkt,

något man skulle kunna
ha på sig under kläderna.

Konceptet ser ut så här.

När jag pratar fångas mitt ljud upp
av surfplattan och placeras ut

på en väst som är täckt
av små vibrerande motorer,

precis som motorerna i din mobiltelefon.

Så när jag pratar översätts ljudet

till ett vibrationsmönster på västen.

Det här är inte bara konceptuellt,

surfplattan sänder via Bluetooth
och jag har på mig västen just nu.

Så när jag pratar översätts ljudet

(Applåder)

till dynamiska vibrationsmönster.

Jag känner ljudlandskapet runt mig.

Vi har testat det här med döva människor

och det visar sig att de
efter en väldigt kort tid

kan börja känna och förstå

västens språk.

Det här är Jonathan, han är 37 år
och har en magisterexamen.

Han föddes helt döv,

vilket betyder att en del av hans umwelt
inte är tillgänglig för honom.

Vi lät Jonathan träna med västen
i fyra dagar, två timmar om dagen,

och här är han den femte dagen.

Scott Novich: Du.

David Eagleman: Scott säger ett ord,
Jonathan känner det via västen,

och han skriver det på tavlan.

SN: Var. Var.

DE: Jonathan kan översätta
det här komplicerade vibrationsmönstret

så att han förstår vad som sägs.

SN: Känsel. Känsel.

DE: Han gör alltså inte det här --

(Applåder)

Jonathan gör inte det här medvetet,
för mönstren är för komplicerade,

men hans hjärna börjar lista ut mönstret
som låter den förstå

vad informationen betyder,

och vår förhoppning är
att när han har burit den i tre månader

kommer han ha en påtaglig känsla
av att höra saker

på samma sätt som när en blind person
för sitt finger över blindskrift,

att betydelsen kommer direkt från sidan
utan någon medveten ansträngning.

Den här tekniken har möjlighet
att förändra området i grunden

eftersom den enda andra lösningen
för dövhet är ett cochleaimplantat,

vilket kräver ett kirurgiskt ingrepp.

Och den här kostar 40 gånger mindre
än ett cochleaimplantat,

vilket gör att tekniken
kan användas globalt,

även i de fattigaste länderna.

Vår övertygelse har stärkts av de resultat
vi har fått från sensorisk substutition

men en sak vi har tänkt mycket på
är sensoriska tillägg.

Hur kan vi använda en sådan här teknik
för att lägga till ett helt nytt sinne,

för att utvidga mänsklig umwelt?

Skulle vi till exempel kunna
låta realtidsinformation från internet

gå rakt in i någons hjärna,

och se om de kan uppleva
en direkt perception av den?

Här är ett experiment
som vi håller på med.

En försöksperson känner av
realtidsdata från internet

i fem sekunder.

Sen visas två knappar,
och hen måste göra ett val.

Hen vet inte vad som pågår.

Hen gör ett val och får feedback
efter en sekund.

Så här är det:

Försökspersonen vet inte
vad mönstren betyder,

men vi ser om hen blir bättre på
att veta vilken knapp man ska trycka på.

Hen vet inte att det vi skickar

är realtidsdata från aktiemarknaden

och hen gör köp- och säljbeslut.

(Skratt)

Och återkopplingen visar
om beslutet var rätt eller inte.

Och vad vi får veta är
om vi kan utvidga människans umwelt

så att hen efter flera veckor kan få

en direkt perceptuell upplevelse
av världens ekonomiska rörelser.

Vi kommer att rapportera senare
om hur det bra det går.

(Skratt)

Här är en annan sak som vi gör:

Under morgonen föredrag
har vi samlat inlägg från Twitter

som nämner hashtaggen TED2015,

och vi har gjort
en automatisk emotionsanalys,

vilket betyder, använder man positiva,
negativa eller neutrala ord?

Och medan det här har pågått

har jag känt av det,

så jag är inkopplad till
de samlade känslorna

från tusentals människor i realtid,

vilket är en ny typ av mänsklig upplevelse
och därför kan jag nu veta

hur alla mår och hur mycket
ni älskar det här.

(Skratt) (Applåder)

Det är en större upplevelse
än en människa normalt kan ha.

Vi utvidgar också piloters umwelt.

I det här fallet skickar västen
nio olika mätetal

från den här quadrokoptern,

som nosläge, kursändring, vingläge,
orientering och kurs,

och det förbättrar den här pilotens
skicklighet att flyga den.

Det är som att han hade
sin hud långt där uppe.

Och det är bara början.

Vad vi tänker oss är att ta en cockpit
som är full av reglage

och istället för att försöka läsa av alla
kommer man att känna dem.

Vi lever i en värld av information nu,

och det finns en skillnad mellan
att ha tillgång till stora datamängder

och att uppleva dem.

Jag tror inte det finns någon gräns
för hur långt vi kan

utvidga mänskliga upplevelser i framtiden.

Tänk er en astronaut som kan känna

vilket allmäntillstånd
den Internationella rymdstationen har,

eller att man själv kan känna av
de osynliga tillstånden i kroppen,

som sitt blodsocker
och den inre bakteriefloran,

eller att ha 360-gradig syn,

eller kunna se i infrarött
eller ultraviolett.

Det viktiga är att när vi
rör oss in i framtiden

kommer vi gradvis att kunna välja
våra egna perifera enheter.

Vi behöver inte längre vänta
på moder naturs sensoriska gåvor

i hennes tidsperspektiv,

utan istället har hon,
som varje god förälder,

gett oss de verktyg vi behöver
för att kunna skapa vår egen väg framåt.

Så frågan är,

hur vill du gå ut
och uppleva ditt universum?

Tack.

(Applåder)

Chris Anderson: Känner du det?
DE: Ja.

Det här var faktiskt första gången
jag kände applåder genom västen.

Det är skönt,
som en massage. (Skratt)

CA: Twitter löper amok.
Twitter är helt galet nu.

Men det där experimentet
med aktiemarknaden.

Det kan blir det första experimentet
som har garanterad finansiering för evigt,

eller hur, om det lyckas?

DE: Ja, jag skulle inte behöva
söka forskningspengar då.

CA: Men du, för att vara
lite skeptisk en stund,

jag menar, det här är underbart,
men visar inte resultaten hittills

att sensorisk substitution fungerar,

men inte nödvändigtvis sensoriska tillägg?

Är det inte möjligt att en blind person
kan se genom tungan

eftersom syncortex fortfarande finns där,

redo att ta hand om signaler,
att det är en viktig del av det hela?

DE: Det är en riktigt bra fråga.

Vi vet faktiskt inte

var de teoretiska gränserna går
för vilken data hjärnan kan ta in.

Det vi vet är
att den är otroligt flexibel.

Så när en person blir blind
tas det vi kallade syncortex över

av andra saker,
av känsel, hörsel, ordförråd.

Vad det säger oss är att hjärnbarken
är ganska enkelspårig.

Den gör bara beräkningar på saker.

Och när vi ser på saker
som blindskrift, till exempel,

får människor sin information
genom upphöjningar under fingrarna.

Vi har ingen anledning
att tro att vi har funnit

den teoretiska gränsen
för vad som är möjligt.

CA: Om det här fungerar
kommer du att bli översvämmad av...

Det finns så många
tänkbara tillämpningar för det här.

Är du redo för det?
Vilken riktning hoppas du mest på?

DE: Det finns många tillämpningar
man kan tänka sig.

Bortom sensorisk substitution
är det de saker som jag nämnde

om astronauter på rymdstationen,
de tillbringar mycket av sin tid

med att läsa av saker, om de istället
skulle kunna veta vad som händer,

för vad det här egentligen är bäst för
är multidimensionella data.

Nyckeln är det här: Vår syn är bra på
att upptäcka fläckar och kanter,

men det är riktigt dåligt på
det som vår värld har blivit,

vilket är skärmar med massor av data.

Vi måste krypa fram
med våra medvetna sinnen.

Det här är ett sätt
att känna tillståndet hos något,

som vi känner av vår kropp
när vi går och står.

Så jag tänker på tunga maskiner, säkerhet,
att känna av tillståndet hos en fabrik,

av ens utrustning, det är något
jag skulle vilja utforska direkt.

CA: David Eagleman, det var
ett otroligt föredrag. Tack så mycket.

DE: Tack Chris. (Applåder)