Miguel Nicolelis: A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really.

Translator: Timothy Covell Reviewer: Morton Bast

Tłumaczenie: Capa Girl Korekta: Dariusz Majchrowski

The kind of neuroscience that I do and my colleagues do

Neurobiologia, jaką się zajmujemy,

is almost like the weatherman.

przypomina trochę pracę synoptyka.

We are always chasing storms.

Zawsze gonimy burze.

We want to see and measure storms -- brainstorms, that is.

Staramy się dostrzec i zmierzyć burze - dokładnie burze mózgów.

And we all talk about brainstorms in our daily lives,

Mówimy o nich codziennie,

but we rarely see or listen to one.

ale rzadko je oglądamy lub słyszymy.

So I always like to start these talks

Dlatego lubię zaczynać takie rozmowy

by actually introducing you to one of them.

od pokazania wam tego zjawiska.

Actually, the first time we recorded more than one neuron --

Po raz pierwszy zarejestrowaliśmy wiecej niż 1 neuron:

a hundred brain cells simultaneously --

100 komórek mózgowych jednocześnie.

we could measure the electrical sparks

Byliśmy w stanie zmierzyć impulsy elektryczne

of a hundred cells in the same animal,

stu komórek jednego zwierzęcia.

this is the first image we got,

Oto pierwszy obraz jaki uzyskaliśmy,

the first 10 seconds of this recording.

pierwsze 10 sekund nagrania.

So we got a little snippet of a thought,

Uchwyciliśmy więc skrawek myśli.

and we could see it in front of us.

Mieliśmy go przed oczami.

I always tell the students

Zawsze mówię studentom,

that we could also call neuroscientists some sort of astronomer,

że neurobiologów można też nazywać astronomami,

because we are dealing with a system

ponieważ zajmujemy się systemem

that is only comparable in terms of number of cells

porównywalnym pod względem komórek

to the number of galaxies that we have in the universe.

do liczby galaktyk we Wszechświecie.

And here we are, out of billions of neurons,

10 lat temu, z miliardów neuronów,

just recording, 10 years ago, a hundred.

udało się zarejestrować tylko sto.

We are doing a thousand now.

Teraz zajmujemy się tysiącem.

And we hope to understand something fundamental about our human nature.

Mamy nadzieję zrozumieć podstawową prawdę o naturze ludzkiej.

Because, if you don't know yet,

Bo trzeba wiedzieć,

everything that we use to define what human nature is comes from these storms,

że wszystko, co mieści się w ramach definicji natury ludzkiej pochodzi właśnie z tych burz,

comes from these storms that roll over the hills and valleys of our brains

które przetaczają się przez wzgórza i doliny naszych mózgów,

and define our memories, our beliefs,

określając nasze wspomnienia, przekonania

our feelings, our plans for the future.

uczucia, plany na przyszłość.

Everything that we ever do,

Wszystko co robimy,

everything that every human has ever done, do or will do,

wszystko czego kiedykolwiek dokonał lub dokona człowiek

requires the toil of populations of neurons producing these kinds of storms.

wymaga trudu zastępów neuronów produkujących te właśnie burze.

And the sound of a brainstorm, if you've never heard one,

Dźwięki burzy mózgu, jeśli nie mieliście okazji jej słyszeć,

is somewhat like this.

brzmi mniej więcej tak.

You can put it louder if you can.

Możemy zrobić głośniej.

My son calls this "making popcorn while listening to a badly-tuned A.M. station."

Mój syn mówi, że to dźwięk "robienia popcornu w trakcie słuchania źle nastrojonej stacji AM".

This is a brain.

Oto mózg.

This is what happens when you route these electrical storms to a loudspeaker

Oto co otrzymujemy, jeśli prześlemy elektryczne burze do głośnika,

and you listen to a hundred brain cells firing,

słychać kanonadę setek komórek mózgowych.

your brain will sound like this -- my brain, any brain.

Tak będzie słychać wasz mózg - mój i każdy inny.

And what we want to do as neuroscientists in this time

My neurobiolodzy, chcemy w tym czasie

is to actually listen to these symphonies, these brain symphonies,

wsłuchać się w te mózgowe symfonie

and try to extract from them the messages they carry.

i wydobyć z nich przekazy, które ze sobą niosą.

In particular, about 12 years ago

Około 12-tu lat temu

we created a preparation that we named brain-machine interfaces.

stworzyliśmy prototyp, który nazwaliśmy interfejsem mózg-komputer.

And you have a scheme here that describes how it works.

Ten schemat przedstawia jego działanie.

The idea is, let's have some sensors that listen to these storms, this electrical firing,

Zasada jest taka: bierzemy czujniki, które odbierają te wyładowania elektryczne

and see if you can, in the same time that it takes

i sprawdzamy czy da się, w czasie w jakim

for this storm to leave the brain and reach the legs or the arms of an animal --

wyładowanie opuszcza mózg i dociera do kończyn zwierzęcia...

about half a second --

Około pół sekundy...

let's see if we can read these signals,

odczytać te sygnały.

extract the motor messages that are embedded in it,

Wydobyć informacje motoryczne, które niosą.

translate it into digital commands

Przełożyć je na cyfrowe polecenia

and send it to an artificial device

i wysłać do sztucznego aparatu,

that will reproduce the voluntary motor wheel of that brain in real time.

by w czasie rzeczywistym odtworzył ruchy z polecenia tego mózgu.

And see if we can measure how well we can translate that message

Spróbujemy ocenić na ile udało nam się przełożyć tę wiadomość

when we compare to the way the body does that.

w porównaniu do tego, jak radzi sobie z tym ciało.

And if we can actually provide feedback,

Jeśli tylko możliwe jest uzyskanie wyniku

sensory signals that go back from this robotic, mechanical, computational actuator

z napędu komputerowego, teraz sterowanego mózgiem,

that is now under the control of the brain,

z napędu komputerowego, teraz sterowanego mózgiem,

back to the brain,

wysyłane z powrotem do mózgu.

how the brain deals with that,

Jak mózg radzi sobie z przekazem od sztucznego urządzenia.

of receiving messages from an artificial piece of machinery.

Jak mózg radzi sobie z przekazem od sztucznego urządzenia.

And that's exactly what we did 10 years ago.

To właśnie robiliśmy 10 lat temu.

We started with a superstar monkey called Aurora

Zaczęliśmy od małpy imieniem Aurora.

that became one of the superstars of this field.

Aurora została supergwiazdą w branży.

And Aurora liked to play video games.

Lubiła gry wideo.

As you can see here,

Jak widać, spodobał jej się joystick,

she likes to use a joystick, like any one of us, any of our kids, to play this game.

którym grała jak wielu z nas i nasze dzieci.

And as a good primate, she even tries to cheat before she gets the right answer.

Jak każdy ssak naczelny, próbuje nawet oszukiwać.

So even before a target appears that she's supposed to cross

Jeszcze zanim pojawi się cel, który ma zakreślić,

with the cursor that she's controlling with this joystick,

kursorem kontrolowanym przez joystik,

Aurora is trying to find the target, no matter where it is.

Aurora próbuje go znaleźć.

And if she's doing that,

Wodzi kursorem szukając celu,

because every time she crosses that target with the little cursor,

ponieważ za każde trafienie kursorem w cel

she gets a drop of Brazilian orange juice.

dostaje kroplę brazylijskiego soku pomarańczowego.

And I can tell you, any monkey will do anything for you

Każda małpa zrobiłaby wszystko

if you get a little drop of Brazilian orange juice.

za kropelkę brazylijskiego soku pomarańczowego.

Actually any primate will do that.

Właściwie działa, to na wszystkie ssaki naczelne.

Think about that.

Przemyślcie to.

Well, while Aurora was playing this game, as you saw,

Gdy Aurora grała w grę,

and doing a thousand trials a day

wykonując tysiące prób dziennie

and getting 97 percent correct and 350 milliliters of orange juice,

i dostając 350 ml soku za z 97 procentową poprawność,

we are recording the brainstorms that are produced in her head

nagrywaliśmy burze mózgu powstające w jej głowie

and sending them to a robotic arm

i wysyłaliśmy je do mechanicznego ramienia,

that was learning to reproduce the movements that Aurora was making.

które uczyło się odtwarzać ruchy wykonywane przez Aurore.

Because the idea was to actually turn on this brain-machine interface

Chodziło o to, aby włączyć interfejs mózg-komputer.

and have Aurora play the game just by thinking,

Tak aby Aurora mogła grać tylko myśląc,

without interference of her body.

bez udziału ciała.

Her brainstorms would control an arm

Burze w jej mózgu sterowałyby ramieniem,

that would move the cursor and cross the target.

które kierowałyby kursor na cel.

And to our shock, that's exactly what Aurora did.

Ku naszemu zdziwieniu, tak się właśnie stało.

She played the game without moving her body.

Aurora grała, nie poruszając ciałem.

So every trajectory that you see of the cursor now,

Każdy tor ruchu kursora, który teraz widać,

this is the exact first moment she got that.

to jest moment, w którym to uchwyciła.

That's the exact first moment

To dokładnie ten moment.

a brain intention was liberated from the physical domains of a body of a primate

Wola mózgu została uwolniona z fizycznej sfery ciała ssaka naczelnego

and could act outside, in that outside world,

i może oddziaływać na zwnątrz, w zewnętrznym świecie.

just by controlling an artificial device.

Dzięki sterowaniu sztucznym urzadzeniem.

And Aurora kept playing the game, kept finding the little target

Aurora grała i trafiała w cel

and getting the orange juice that she wanted to get, that she craved for.

otrzymując sok pomarańczowy, którego pragnęła.

Well, she did that because she, at that time, had acquired a new arm.

Robiła to dzięki swojemu nowemu ramieniu

The robotic arm that you see moving here 30 days later,

Tu widać poruszajace się mechaniczne ramię 30 dni później

after the first video that I showed to you,

po pierwszym nagraniu, które pokazałem,

is under the control of Aurora's brain

steruje nim mózg Aurory,

and is moving the cursor to get to the target.

porusza kursorem tak, by najechać na cel.

And Aurora now knows that she can play the game with this robotic arm,

Teraz Aurora wie, że może grać tym ramieniem.

but she has not lost the ability to use her biological arms to do what she pleases.

Ale wciąż może wszystko robić swoimi naturalnymi kończynami

She can scratch her back, she can scratch one of us, she can play another game.

Może się podrapać po plecach, podrapać kogoś z nas, pograć w coś innego.

By all purposes and means,

Pod każdym względem

Aurora's brain has incorporated that artificial device

mózg Aurory przyswoił to sztuczne urządzenie

as an extension of her body.

jako przedłużenie jej ciała.

The model of the self that Aurora had in her mind

Model własnego ciała, jaki Aurora ma w umyśle

has been expanded to get one more arm.

powiększył się o dodatkowe ramię.

Well, we did that 10 years ago.

Tego dokonaliśmy 10 lat temu.

Just fast forward 10 years.

Przemieścmy się o 10 lat do przodu.

Just last year we realized that you don't even need to have a robotic device.

W zeszłym roku doszliśmy do tego, że nie potrzeba nawet ramienia robota.

You can just build a computational body, an avatar, a monkey avatar.

Wystarczy ciało komputerowe, awatar małpy.

And you can actually use it for our monkeys to either interact with them,

Można go użyć, aby małpy wchodziły z nim w interakcje.

or you can train them to assume in a virtual world

Albo nauczyć je, aby w wirtualnym świecie

the first-person perspective of that avatar

przyjęły pierwszoosobowy punkt widzenia awatara

and use her brain activity to control the movements of the avatar's arms or legs.

i sterowały kończynami awatara za pomocą mózgu.

And what we did basically was to train the animals

Uczyliśmy nasze zwierzęta,

to learn how to control these avatars

jak sterować tymi awatarami

and explore objects that appear in the virtual world.

i badać obiekty w wirtualnym świecie.

And these objects are visually identical,

Obiekty wyglądają identycznie,

but when the avatar crosses the surface of these objects,

ale gdy awatar przekracza ich powierzchnię,

they send an electrical message that is proportional to the microtactile texture of the object

wysyłają sygnał elektryczny proporcjonalny do tekstury dotykowej obiektu

that goes back directly to the monkey's brain,

który trafia bezpośrednio do mózgu małpy,

informing the brain what it is the avatar is touching.

przekazując informację, czego dotyka awatar.

And in just four weeks, the brain learns to process this new sensation

W zaledwie kilka tygodni mózg uczy się przetwarzać nowe doznanie

and acquires a new sensory pathway -- like a new sense.

i przyswaja nową drogę czuciową - jak nowy zmysł.

And you truly liberate the brain now

Teraz naprawdę uwalniamy mózg,

because you are allowing the brain to send motor commands to move this avatar.

pozwalając mu wysyłać polecenia ruchowe sterujące awatarem.

And the feedback that comes from the avatar is being processed directly by the brain

Informacja zwrotna od awatara przetwarzana jest bezpośrednio przez mózg.

without the interference of the skin.

Bez pośrednictwa skóry.

So what you see here is this is the design of the task.

Tu widać schemat zadania.

You're going to see an animal basically touching these three targets.

Zobaczycie, jak zwierzę dotyka tych celów.

And he has to select one because only one carries the reward,

Musi wybrać jeden bo tylko z jednym wiąże się nagroda:

the orange juice that they want to get.

sok pomarańczowy, który chce otrzymać.

And he has to select it by touch using a virtual arm, an arm that doesn't exist.

Musi wskazać przedmiot przez dotknięcie wirtualnym ramieniem.

And that's exactly what they do.

Robi to: używa nieistniejącego ramienia.

This is a complete liberation of the brain

To pełne wyzwolenie mózgu z fizycznych ograniczeń ciała

from the physical constraints of the body and the motor in a perceptual task.

i mechanizmu w zadaniu poznawczym.

The animal is controlling the avatar to touch the targets.

Zwierzę steruje awatarem, tak by dotknął celu.

And he's sensing the texture by receiving an electrical message directly in the brain.

Czuje fakturę dzięki przekazom elektrycznym otrzymywanym bezpośrednio do mózgu.

And the brain is deciding what is the texture associated with the reward.

Mózg decyduje, jaka faktura wiąże się z nagrodą.

The legends that you see in the movie don't appear for the monkey.

Objaśnienia, które widzicie są dla małpy niewidoczne.

And by the way, they don't read English anyway,

I tak nie czyta po angielsku.

so they are here just for you to know that the correct target is shifting position.

Są wyłącznie po to, żeby można było zobaczyć, że cel zmienia pozycje.

And yet, they can find them by tactile discrimination,

A i tak jest w stanie znaleźć je poprzez rozróżnianie dotykowe,

and they can press it and select it.

nacisnąć i wybrać.

So when we look at the brains of these animals,

Patrząc na mózgi tych zwierząt,

on the top panel you see the alignment of 125 cells

na górnym panelu widać szereg125 komórek

showing what happens with the brain activity, the electrical storms,

prezentujący aktywność mózgu, elektryczne burze

of this sample of neurons in the brain

tych właśnie neuronów,

when the animal is using a joystick.

kiedy zwierzę steruje joystickiem.

And that's a picture that every neurophysiologist knows.

Każdy neurofizjolog zna ten obraz.

The basic alignment shows that these cells are coding for all possible directions.

Podstawowy szereg pokazuje, że komórki te są kodowane we wszystkich możliwych kierunkach.

The bottom picture is what happens when the body stops moving

Dolny palne pokazuje moment, kiedy ciało przestaje się ruszać,

and the animal starts controlling either a robotic device or a computational avatar.

a zwierzę zaczyna kontrolować albo robota albo awatara.

As fast as we can reset our computers,

Jak tylko przeprogramujemy komputer

the brain activity shifts to start representing this new tool,

aktywność mózg zmienia się tak, by sterować tym narzędziem

as if this too was a part of that primate's body.

jakby było częścią ciała naczelnego.

The brain is assimilating that too, as fast as we can measure.

Mózg przyswaja to praktycznie od razu.

So that suggests to us that our sense of self

Oznacza to, że nasze poczucie "ja"

does not end at the last layer of the epithelium of our bodies,

nie kończy się na ostatniej warstwie nabłonka naszego ciała,

but it ends at the last layer of electrons of the tools that we're commanding with our brains.

ale na ostatniej warstwie elektronów urządzeń sterowanych mózgiem.

Our violins, our cars, our bicycles, our soccer balls, our clothing --

Nasze skrzypce, samochody, rowery, piłki nożne, nasze ubrania...

they all become assimilated by this voracious, amazing, dynamic system called the brain.

wszystkie stają się przyswajalne przez ten żarłoczny, niesamowity, dynamiczny system - mózg.

How far can we take it?

Jak daleko możemy się posunąć?

Well, in an experiment that we ran a few years ago, we took this to the limit.

Eksperyment, który prowadziliśmy kilka lat temu, sięgnął kresu.

We had an animal running on a treadmill

Na Duke University na wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych,

at Duke University on the East Coast of the United States,

wsadziliśmy na bieżnię małpę,

producing the brainstorms necessary to move.

której mózg emitował burze niezbędne do ruchu.

And we had a robotic device, a humanoid robot,

Mieliśmy również człekokształtnego robota,

in Kyoto, Japan at ATR Laboratories

w Kioto, w Japonii w ATR Laboratories.

that was dreaming its entire life to be controlled by a brain,

który całe życie marzył, by być sterowanym mózgiem,

a human brain, or a primate brain.

ludzkim lub naczelnym,

What happens here is that the brain activity that generated the movements in the monkey

Aktywność mózgu małpy, które wprawiła ją w ruch

was transmitted to Japan and made this robot walk

została przetransmitowana do Japonii i wprawiła w ruch robota

while footage of this walking was sent back to Duke,

kiedy nagranie przesłano z powrotem do Duke

so that the monkey could see the legs of this robot walking in front of her.

małpa mogła zobaczyć spacerującego przed nią robota.

So she could be rewarded, not by what her body was doing

Tak by otrzymywała nagrodę nie za to co wykonywało jej ciało,

but for every correct step of the robot on the other side of the planet

ale za każdy poprawny krok stawiany przez robota po drugiej stronie świata

controlled by her brain activity.

kontrolowany przez aktywności jej mózgu.

Funny thing, that round trip around the globe took 20 milliseconds less

Zabawne, że ta cała wymiana trwała o 20 milisekund mniej

than it takes for that brainstorm to leave its head, the head of the monkey,

niż potrzeba burzy mózgu na opuszczenie głowy małpy

and reach its own muscle.

i dotarcie do jej własnych mięśni.

The monkey was moving a robot that was six times bigger, across the planet.

Małpa poruszała robotem sześć razy większym od siebie.

This is one of the experiments in which that robot was able to walk autonomously.

To jeden z eksperymentów, w których robot mógł poruszać się samodzielnie .

This is CB1 fulfilling its dream in Japan

To CB1 w Japonii, spełniający swoje marzenie

under the control of the brain activity of a primate.

pod kontrolą mózgu ssaka naczelnego.

So where are we taking all this?

Gdzie może nas to zaprowadzić?

What are we going to do with all this research,

Jak wykorzystamy te wszystkie badania,

besides studying the properties of this dynamic universe that we have between our ears?

oprócz studiowania właściwości tego dynamicznego wszechświata, jaki mamy między uszami?

Well the idea is to take all this knowledge and technology

Mamy nadzieję wykorzystać całą tę wiedzę i technologię,

and try to restore one of the most severe neurological problems that we have in the world.

by pokonać jedne z najpoważniejszych problemów neurologicznych jakie znamy.

Millions of people have lost the ability to translate these brainstorms

Miliony ludzi na całym świecie straciło możliwość przekładania tych neurologicznych burz

into action, into movement.

na ruch.

Although their brains continue to produce those storms and code for movements,

Mimo że ich mózgi nadal produkują burze i kod ruchów,

they cannot cross a barrier that was created by a lesion on the spinal cord.

nie są w stanie przekroczyć bariery utworzonej przez zmiany w rdzeniu kręgowym.

So our idea is to create a bypass,

Chcemy więc stworzyć obejście

is to use these brain-machine interfaces to read these signals,

tak, by te sygnały były odczytywane przez interfejsy mózg-maszyna

larger-scale brainstorms that contain the desire to move again,

Burze o większej skali, które zawierają pragnienie ponownego ruchu

bypass the lesion using computational microengineering

omijają uszkodzenie za pomocą komputerowej mikro-inżynierii

and send it to a new body, a whole body called an exoskeleton,

i wysyłają je do nowego ciała - egzoszkieletu,

a whole robotic suit that will become the new body of these patients.

robota, który stanie się nowym ciałem tych pacjentów.

And you can see an image produced by this consortium.

Oto prototyp wyprodukowany przez konsorcjum.

This is a nonprofit consortium called the Walk Again Project

To konsorcjum non-profit o nazwie Walk Again Project,

that is putting together scientists from Europe,

grupujące naukowców z Europy,

from here in the United States, and in Brazil

USA i Brazylii,

together to work to actually get this new body built --

by wspólnie pracowali nad tym ciałem...

a body that we believe, through the same plastic mechanisms

Ciało, które za pomocą tych samych mechanizmów

that allow Aurora and other monkeys to use these tools through a brain-machine interface

pozwoliło Aurorze i innym małpom używać narzędzi przez interfejs mózg-komputer

and that allows us to incorporate the tools that we produce and use in our daily life.

i które pozwala na używanie narzędzi codziennego użytku.

This same mechanism, we hope, will allow these patients,

Mamy nadzieje, że te same narzędzia pozwolą pacjentom

not only to imagine again the movements that they want to make

nie tylko wyobrażać sobie ruchy, które chcieliby wykonywać

and translate them into movements of this new body,

i przekładać je na ruch nowego ciała,

but for this body to be assimilated as the new body that the brain controls.

ale również scalić się nowe ciało z mózgiem.

So I was told about 10 years ago

Około 10 lat temu

that this would never happen, that this was close to impossible.

powiedziano mi, że to nigdy nie będzie możliwe.

And I can only tell you that as a scientist,

Powiem wam, jak naukowiec,

I grew up in southern Brazil in the mid-'60s

dorastałem w południowej Brazylii w polowie lat 60-tych

watching a few crazy guys telling [us] that they would go to the Moon.

kiedy to kilku szaleńców twierdziło, że poleci na księżyc.

And I was five years old,

Miałem 5 lat

and I never understood why NASA didn't hire Captain Kirk and Spock to do the job;

i nie potrafiłem zrozumieć czemu NASA nie zatrudniła kapitana Kirka i Spocka,

after all, they were very proficient --

przecież byli zawodowcami..

but just seeing that as a kid

Ale to, że miałem okazję, to zobaczyć jako dzieciak

made me believe, as my grandmother used to tell me,

sprawiło, że uwierzyłem w słowa mojej babci:

that "impossible is just the possible

"niemożliwe jest możliwe,

that someone has not put in enough effort to make it come true."

tylko ktoś nie włożył wystarczająco dużo wysiłku, aby to się spełniło. "

So they told me that it's impossible to make someone walk.

Powiedziano mi, że niemożliwym jest, by ktoś znowu zaczął chodzić.

I think I'm going to follow my grandmother's advice.

Pójdę za radą mojej babci.

Thank you.

Dziękuje.

(Applause)

(Brawa)