Мигел Николелис: Маймуна, която управлява робот с мислите си. Не, без майтап.

Можем ли да използваме мозъка си, за да управляваме машини - без да е нужно да използваме тялото си като посредник? Мигел Николелис говори за удивителен опит, в който умна маймуна в САЩ се учи да управлява виртуална маймуна, а след това роботоризирана ръка в Япония, с мислите си. Изледването има голямо значение за инвалидите - и може би за всички наc. (Филмирано в TEDMED 2012).

Видът невронаука, който правя с колегите си,

е почти както предсказване на времето.

Гледаме къде ще има бури.

Искаме да видим и да измерим бурите - брейнстормс, това е.

Всички говорим за брейнстормс в ежедневния си живот,

но рядко го виждаме или го слушаме.

Обичам да започвам тези разговори,

като ви покажа брейнсторм.

Първият път, когато записахме повече от един неврон -

сто умствени клетки наведнъж -

можахме да измерим електрическите искри

на сто клетки в едно животно,

това е първата снимка, която получихме,

първите 10 секунди от този запис.

Получихме отрязък на мисъл

и можахме да я видим.

Винаги казвам на студентите,

че можем да наречем невроучените някакъв вид астрономи,

защото работим със система,

която е сравнима само по броя на клетките,

с броя на галактиките, които съществуват във Вселената.

От милиони неврони,

преди 10 години, записахме само сто.

Сега записваме хиляда.

Надяваме си, да разберем нещо основно за същността на човека.

Защото, ако все още не знаете,

всичко, което използваме, за да дефинираме същността на човека, идва от тези бури,

идва от тези бури, които разлюляват хълмовете и долините на мозъците ни

и определят паметта ни, вярванията ни,

чувствата ни, плановете ни за бъдеще.

Всичко, което правим,

за всичко, което човек е направил, прави или ще направи,

е нужно функционирането на неврони, които произвеждат тези видове бури.

Звукът на брейнсторм, ако не сте го чували,

е нещо такова.

Можете да го увеличите, ако искате.

Синът ми го нарича "правене на пуканки, докато слушате лошо настроена радио станция".

Това е мозъкът.

Това се случва, когато настроите тези електрически бури към високоговорител

и слушате сто умствени клетки,

мозъкат ви ще звучи така - мозъка ми, всеки мозък.

Това, което искаме да направим като невроучени сега,

е да слушаме тези симфонии, тези симфонии на мозъка

и да се опитаме да извадим от тях съобщенията, които носят.

Преди 12 години,

създадохме подготовка, която нарекохме интерфейси на машина на мозъка.

Тук е програмата, която описва, как той работи.

Идеята е, нека имаме няколко сензора, които слушат тези бури, това електричество

и да видите, ако можете, във времето, което е нужно

на бурята да напусне мозъка и да достигне краката или ръцете на животно -

за половин секунда -

нека да видим, дали можем да прочетем тези сигнали,

да извадим съобщенията на двигателните нерви, които се съдържат в тях,

да ги преведем в дигитални команди

и да ги изпратим към изкуствено устройство,

което ще възпроизведе произволно моторно колело на този мозък в реално време.

И да видим дали можем да измерим колко дoбре можем да преведем това съобщение,

когато го сравняваме с начина, по който тялото прави това.

Ако можем да осигурим обратна връзка,

сензорните сигнали, които се връщат от това роботизирано, механично, компютъризирано задвижващо устройство,

което е под управлението на мозъка,

отново се връщаме към мозъка,

как мозъка прави това,

да получава съобщения от изкуствена машина.

Направихме го преди 10 години.

Започнахме със суперзвезда маймуна, наречена Аврора,

каято стана една от суперзвездите в тази област.

Аврора обичаше да играе на видео игри.

Както можете да видите тук,

тя обича да използва джойстик, както всички нас, всички наши деца, за да играе тази игра.

Като добър примат, тя дори се опитва да мами, преди да даде правилния отговор.

Дори преди да се появи целта, която тя трябва да пресече

с курсора, с който управлява този джойстик,

Аврора се опитва да намери целта, без значение, къде е.

Тя прави това,

защото всеки път, когато пресече тази цел с малкия курсор,

получава капка бразилски портокалов сок.

Мога да ви кажа, че всяка маймуна ще направи всичко за вас,

ако й дадете малка капка бразилски портокалов сок.

Всеки примат ще направи това.

Помислете за това.

Както видяхте, малката Аврора игаеше тази игра,

правеше хиляди опита дневно

и получаваше 97 правилни отговори и 350 милилитра портокалов сок,

записвахме брейнстормс, които възникваха в главата й

и ги изпращахме на роботизирана ръка,

която се учеше да възпроизведа движенията, които Аврора правеше.

Защото идеята беше да включим този роботизиран интерфейс на машина - мозък

и да накараме Аврора да играе играта, като мисли,

без намеса от страна на тялото й.

Нейните брейнстормс можеха да управляват ръка,

чрез която тя ще мести курсора и ще стигне до целта.

За изненада, Аврора правеше точно това.

Тя игаеше играта, без да мърда тялото си.

Всяка траeктория, която виждате, че е направена от курсора,

е първият път, когато тя успя да направи това.

Това е първия път,

когато стремежа на мозъка беше освободен от физическите части в тялото на примат

и тя можеше да действа в този външен свят,

като управлява изкуствен инструмент.

Аврора продължи да играе играта, продължи да намира малки цели

и да получава портокаловия сок, който искаше да получи.

Правеше това, защото по това време получи нова ръка.

Роботизираната ръка, която тук виждате след 30 дни,

след като първият видео филм, който ви показах,

е под управлението на мозъка на Аврора

и движи курсора до целта.

Сега Аврора знае, че може да играе играта с тази роботизирана ръка,

но не е загубила способността да използва биологичните си ръце, за да прави, коквото иска.

Може да си почеше гърба, може да почеше някой от нас, може да играе друга игра.

При всички случаи,

мозъкът на Аврора е вградил този изкуствен инструмент

като продължение на тялото й.

Моделът на себе си, който Аврора има в мозъка си,

се е разширил, за да получи още една ръка.

Направихме това преди 10 години.

Кратък преглед на тези 10 години.

През миналата година разбрахме, че тя не трябва да има роботизиран инструмент.

Можем да създадем компютъризирано тяло, хищник, маймуна хищник.

Можете да го използвате вместо маймуните ни, за да взаимодействате с тях

или да ги обучите да възприемат виртуален свят,

непосредствена перспектива за този хищник

и тя да използва дейността на мозъка си, за да управлява движенията на ръцете и краката на този хищник.

Обучихме животните

да управляват тези хищници

и да изучават обекти, които се появяват във виртуалния свят.

Тези обекти са визуално еднакви,

но когато хищникът премине през повърхността им,

те изпращат елеткрическо съобщение, което е пропорционално на микроосезателната текстура на обекта,

който се връща в мозъка на маймуната,

като я информира, кaкво докосва хищникът.

Само за четири седмици, мозъкът се научава да обработва това ново усещане

и получава нов сензорен път - като ново чувство.

Сега напълно освобождаваме мозъка,

тъй като му позволяваме да изпраща двигателни команди, за да движи този хищник.

Обратната връзка, която идва от хищника, се обработва от мозъка

без да засегне кожата.

Тук виждате моделът на задачата.

Ще видите животно, което докосва тези три цели.

То трябва да избере една цел, защото само в една цел има награда,

портокаловия сок, който иска да получи.

Тя трябва да го избере с докосване, като използва виртуална ръка, ръка, която не съществува.

Тя прави това.

Това е пълно освобождаване на мозъка

от физическите ограничения на тялото и двигателлния нерв със задача за възприемане.

Животното управлява хищника за да докосне целите.

То усеща текстурата, чрез получаване на електрическо съобщение в мозъка.

Мозъкът решава каква е текстурата, която е свързана с наградата.

Обясненията, които виждате във филма не се появяват за маймуната.

Между другото, маймуните не могат да четат на английски

и легендите са тук само за вас, за да знаете, че правилната цел променя местоположението си.

Тя може да ги намери чрез разума си

да я натисне и да я избере.

Когато разглеждаме мозъците на тези животни,

на горния панел виждате редица от 125 клетки,

които показват, какво се случва с дейността на мозъка, електрическите бури

на тази мостра от неврони в мозъка,

когато животното използва джойстик.

Това е картина, която всеки невропсихолог познава.

Основната редица показва, че тези клетки са код за всички възможни посоки.

Картината в дъното показва, какво се случва, когато тялото спре да се движи

и животното започва да управлява роботизиран инструмент или компютъризиран хищник.

Доколкото можахме да настоим компютрите си,

дейността на мозъка се променя, за да започне да представя този нов инструмент,

като че ли той е част от тялото на примата.

Мозъкът разбира и това, доколкото можем да го измерим.

Това ни подсказва, че чувството ни за себе си

не свършва в последния слой на епитела на телата ни,

а в последния слой електрони на инструментите, които управляваме с мозъка си.

Цигулките ни, колите ни, велосипедите ни, топките ни за футбол, дрехите ни -

всичко се възприема от тази ненаситна, удивителна, динамична система, наречена мозък.

Докъде можем да стигнем?

В експеримент, който проведохме преди няколко години, стигнахме до тази граница.

В университета в Дюк, на Източния бряг на Съединените щати,

имахме животно, което вършеше неблагодарна работа,

произвеждаше брейнстормс, необходими за движение.

Имахме роботизиран уред, робот - хуманоид,

в Киото, Япония, в лабораториите ATP,

което мечтаеше през целия си живот да бъде управлявано от мозък,

човешки мозък или мозък на примат.

Тук дейността на мозъка, която произвежда движенията на маймуната,

беше прехвърлена в Япония и накара този робот да върви,

като дължината на футовете, които беше извървяло, беше изпратена в Дюк

и маймуната можеше да види краката на този робот, който вървеше пред нея.

Тя можеше да бъде възнаградена не от това, което тялото й правеше,

но от всяка правилна стъпка на робота в другия край на планетата,

което беше управлявано от дейността на мозъка й.

Смешно е, че това пътешествие около света отне 20 милисекунди по-малко,

отколкото е нужно на този брейнсторм да напусне главата му, главата на маймуната

и да достигне мускулите си.

Маймуната движеше робот, който беше шест пъти по-голям от нея през планетата.

Това е един от експериментите, в който този робот можеше да върви самостоятелно.

Това е СВ1, който осъществи мечтата си в Япония,

под управлението на дейността на мозъка на примат.

От къде взимаме всичко това?

Какво ще направим с това изследване,

освен да изучим свойствата на тази динамична галактика, която съществува между ушите ни?

Идеята е да вземем това знание и технология

и да се опитаме да възстановим най-тежките неврологични проблеми в света.

Милиони хора са загубили способността да превеждат тези брейнстормс

в действие, в движение.

Въпреки, че мозъка им продължава да произвежда тези брейнстормс и код за движения,

те не могат да преминат бариера, която е създадена от повреда на гръбначният стълб.

Идеята е, да създадем байпас,

за да използваме интерфейсите на мозък - машина, за да четем тези сигнали,

брейнстормс в голям мащаб, които съдържат желанието да се движим отново,

да отстраним вредите, като използваме компютъризирано микроинженерство

и да ги изпратим в ново тяло, наречено ексоскелет,

цял роботоризиран костюм, който ще стане ново тяло за тези пациенти.

Можете да видите образ, създаден от този консорциум.

Това е консорциум с идеална цел, наречен Проект Ходи Отново,

в който се събират учени от Европа,

оттук, в САЩ и в Бразилия,

за да работят заедно, за да получат това ново тяло -

тяло, за което вярваме, че чрез същите пластмасови механизми,

които позволяват на Аврора и на други маймуни да използват тези инструменти чрез интерфейс на машина - мозък

и което ни позволява да внедрим инструментите, които произвеждаме и да ги използваме в ежедневието.

Надяваме се, че същия механизъм ще позволи на тeзи пациенти

не само да си представят отново движенията, които искат да направят

и да ги преведат в движения на това ново тяло,

но то да бъде асимилирано като ново тяло, което е управлявано от мозъка.

Преди 10 години беше казано,

че това никога няма да се случи, че това е невъзможно.

Мога само да ви кажа, че като учен,

израснах в южна Бразилия в средата на 1960-те години,

като наблюдавах тези луди момчета, които ни казваха, че ще отидат на Луната.

Бях пет годишен

и никога не разбрах, защо НАСА не нае капитан Кърк и Спок за да тази работа;

те бяха много продуктивни -

но виждайки това като дете,

ме накара да вярвам, както ми казваше баба ми,

че "невъзможното е възможното,

за което някой не е дал достатъчно усилия, за да се сбъдне".

Те ми казаха, че е невъзможно да се накара някой да ходи.

Мисля, че ще следвам съвета на баба ми.

Благодаря.

(Аплодисменти)