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

Translator: Timothy Covell Reviewer: Morton Bast

Traducător: Emil-Lorant Cocian Corector: Andra Gavrilescu

The kind of neuroscience that I do and my colleagues do

Neuroştiinţa pe care o practicăm, eu şi colegii mei,

is almost like the weatherman.

seamănă mult cu vânătoarea de furtuni.

We are always chasing storms.

Pentru că mereu urmărim nişte furtuni.

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

Vrem să vedem şi să măsurăm furtunile – furtunile din creier (brainstorm), vreau să spun.

And we all talk about brainstorms in our daily lives,

Dar deşi toţi vorbim despre brainstorming în viaţa noastră de zi cu zi,

but we rarely see or listen to one.

rareori avem ocazia să îl vedem sau ascultăm.

So I always like to start these talks

Întotdeauna îmi place să încep aceste discursuri

by actually introducing you to one of them.

chiar arătându-vă una.

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

De fapt, prima dată când am înregistrat mai mult de un neuron –

a hundred brain cells simultaneously --

o sută de celule ale creierului, simultan –

we could measure the electrical sparks

când am măsurat scânteile electrice

of a hundred cells in the same animal,

a o sută de celule ale aceluiaşi animal,

this is the first image we got,

asta a fost prima imagine pe care am obţinut-o,

the first 10 seconds of this recording.

primele 10 secunde ale acestei înregistrări.

So we got a little snippet of a thought,

Astfel, am obţinut un mic fragment de gând,

and we could see it in front of us.

pe care l-am văzut chiar în faţa ochilor noştri.

I always tell the students

Întotdeauna le spun studenţilor

that we could also call neuroscientists some sort of astronomer,

că putem asemăna cercetătorii în neuroștiință cu un fel de astronomi,

because we are dealing with a system

deoarece avem de-a face cu un sistem

that is only comparable in terms of number of cells

care se poate compara ca număr de celule

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

numai cu numărul de galaxii din univers.

And here we are, out of billions of neurons,

Şi iată cum, din miliarde de neuroni,

just recording, 10 years ago, a hundred.

am înregistrat, acum 10 ani, doar o sută.

We are doing a thousand now.

Înregistrăm o mie acum.

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

Şi sperăm să înţelegem ceva fundamental despre natura noastră umană.

Because, if you don't know yet,

Pentru că, dacă încă nu ştiţi,

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

toate instrumentele de definire a naturii omului vin de la aceste furtuni,

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

de la aceste furtuni care străbat dealurile şi văile creierului nostru

and define our memories, our beliefs,

şi definesc amintirile, credinţele,

our feelings, our plans for the future.

sentimentele noastre, planurile noastre de viitor.

Everything that we ever do,

Tot ce facem,

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

ce am făcut sau vom face vreodată, fiecare dintre noi,

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

necesită truda unor neuroni care produc aceste furtuni.

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

Iar sunetul unei furtuni neuronale, dacă n-aţi auzit niciodată una,

is somewhat like this.

e ceva de genul acesta.

You can put it louder if you can.

Se poate da mai tare.

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

Fiul meu îi spune „a face floricele în timp ce asculţi un post de radio A.M. prost reglat.”

This is a brain.

Acesta este un creier.

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

Asta se întâmplă când aceste furtuni electrice sunt amplificate printr-un difuzor

and you listen to a hundred brain cells firing,

şi asculţi o sută de neuroni în acţiune.

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

Creierul va suna aşa – creierul meu, orice creier.

And what we want to do as neuroscientists in this time

Noi, neurologii, ca oameni de știință, vrem în acest moment

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

să ascultăm, de fapt, aceste simfonii ale creierului

and try to extract from them the messages they carry.

şi să încercăm să extragem din ele mesajele pe care le transmit.

In particular, about 12 years ago

În particular, acum vreo 12 ani

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

am creat ceva pe care l-am numit interfeţele creier-maşină.

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

Iată o schemă care-i descrie modul de funcţionare.

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

Ideea era să punem nişte senzori care să înregistreze aceste furtuni, aceste impulsuri electrice,

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

şi să vedem dacă putem, în timpul necesar

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

pentru ca furtuna să iasă din creier şi să ajungă în picioarele sau în braţele unui animal –

about half a second --

aproximativ jumătate de secundă –

let's see if we can read these signals,

să vedem dacă putem citi aceste semnale,

extract the motor messages that are embedded in it,

să extragem mesajele motrice care sunt încorporate în ele,

translate it into digital commands

să le transpunem în comenzi digitale

and send it to an artificial device

şi să le transmitem unui dispozitiv artificial

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

care va reproduce ciclul motor voluntar al creierului în timp real.

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

Şi să vedem dacă putem măsura cât de bine putem traduce acel mesaj

when we compare to the way the body does that.

comparativ cu felul în care o face organismul.

And if we can actually provide feedback,

Şi dacă putem oferi şi feedback,

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

semnale senzoriale care pleacă din acest dispozitiv robotizat, mecanic, computaţional

that is now under the control of the brain,

care se află acum sub controlul creierului,

back to the brain,

înapoi la creier,

how the brain deals with that,

cum tratează creierul acest feedback

of receiving messages from an artificial piece of machinery.

şi anume primirea de mesaje de la o maşinărie artificială.

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

Şi exact asta am făcut acum 10 ani.

We started with a superstar monkey called Aurora

Am început cu o maimuţică superstar numită Aurora

that became one of the superstars of this field.

care a devenit unul dintre superstarurile din acest domeniu.

And Aurora liked to play video games.

Aurorei i-a plăcut să joace jocuri video.

As you can see here,

Cum se poate vedea aici,

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

îi place să folosească un joystick, ca oricăruia dintre noi, dintre copiii noştri, pentru a juca acest joc.

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

Ca o primată bună ce este, chiar încearcă să trişeze înainte de a ajunge la răspunsul corect.

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

Înainte să apară ţinta pe care ar trebui să o marcheze

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

cu ajutorul cursorului pe care îl controlează cu acest joystick,

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

Aurora încearcă să găsească ţinta, indiferent unde este.

And if she's doing that,

Şi dacă reuşeşte,

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

pentru că de fiecare dată când marchează ţinta cu micuţul cursor,

she gets a drop of Brazilian orange juice.

primeşte un strop de suc de portocale braziliene.

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

Şi vă pot spune, orice maimuţă va face orice

if you get a little drop of Brazilian orange juice.

pentru un strop de suc de portocale braziliene.

Actually any primate will do that.

De fapt, orice primată va face orice pentru asta.

Think about that.

Gândiţi-vă la asta.

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

Ei bine, în timp ce Aurora juca acest joc, aşa cum aţi văzut,

and doing a thousand trials a day

şi în timp ce făcea o mie de încercări pe zi,

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

reuşind să răspundă corect la 97 la sută din ele şi primind 350 de mililitri de suc de portocale,

we are recording the brainstorms that are produced in her head

noi înregistram furtunile creierului produse în capul ei

and sending them to a robotic arm

şi le trimiteam la un braţ robotic

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

care învăţa să reproducă mişcările pe care le făcea Aurora.

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

Pentru că ideea era să pornim de fapt această interfaţă creier-maşină

and have Aurora play the game just by thinking,

şi să îi permitem Aurorei să se joace doar mental,

without interference of her body.

fără a interveni fizic.

Her brainstorms would control an arm

Furtunile din creierul ei ar controla un braţ

that would move the cursor and cross the target.

care ar muta cursorul şi ar marca ţinta.

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

Şi, spre mirarea noastră, Aurora chiar a făcut asta.

She played the game without moving her body.

A jucat jocul fără să-şi miște corpul.

So every trajectory that you see of the cursor now,

Deci, fiecare traiectorie a cursorului pe care o vedeţi acum

this is the exact first moment she got that.

este exact primul moment în care a făcut acest lucru.

That's the exact first moment

Acesta este exact primul moment

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

în care o intenţie a creierului a fost eliberată de constrângerile fizice ale unui corp de primată

and could act outside, in that outside world,

şi a putut acţiona în afara corpului, în acea lume exterioară,

just by controlling an artificial device.

doar prin controlul unui dispozitiv artificial.

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

Şi Aurora a continuat să joace jocul, să găsească micuţa ţintă

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

şi să primească sucul de portocale pe care şi-l dorea atât de mult.

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

Ei bine, a reuşit asta pentru că, la momentul respectiv, a primit un nou braţ.

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

Brațul robotic pe care îl vedeţi aici mişcându-se,

after the first video that I showed to you,

după 30 de zile de la prima înregistrare pe care v-am arătat-o,

is under the control of Aurora's brain

e controlat de creierul Aurorei

and is moving the cursor to get to the target.

şi mută cursorul pentru a ajunge la ţintă.

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

Iar Aurora ştie acum că poate juca jocul cu acest braț robotic,

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

dar nu şi-a pierdut capacitatea de a-şi folosi braţele biologice pentru a face ce îi place.

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

Se poate scărpina pe spate, poate să ne scarpine pe noi, poate să se joace alt joc.

By all purposes and means,

În toate privinţele,

Aurora's brain has incorporated that artificial device

creierul Aurorei a integrat acel dispozitiv artifcial

as an extension of her body.

ca pe o extensie a corpului ei.

The model of the self that Aurora had in her mind

Modelul de sine pe care Aurora îl avea în minte

has been expanded to get one more arm.

a fost extins cu un braţ suplimentar.

Well, we did that 10 years ago.

Ei bine, am făcut asta acum 10 ani.

Just fast forward 10 years.

Trecem repede peste cei 10 ani.

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

Anul trecut ne-am dat seama că nici măcar nu e nevoie de un dispozitiv robotizat.

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

Putem construi doar un corp computaţional, un avatar, un avatar maimuţă.

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

Şi acesta poate fi folosit pentru ca maimuţicile noastre să interacţioneze cu el

or you can train them to assume in a virtual world

sau putem să le învăţăm să îşi asume, într-o lume virtuală,

the first-person perspective of that avatar

perspectiva la persoana întâi a acelui avatar

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

şi să-şi folosească activitatea creierului pentru a controla mişcările braţelor sau picioarelor avatarului.

And what we did basically was to train the animals

Ce am făcut, mai exact, a fost să antrenăm animalele

to learn how to control these avatars

să înveţe cum să controleze aceste avataruri

and explore objects that appear in the virtual world.

şi să exploreze obiecte care apar în lumea virtuală.

And these objects are visually identical,

Iar aceste obiecte sunt identice vizual,

but when the avatar crosses the surface of these objects,

dar când avatarul intersectează suprafaţa acestor obiecte,

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

acestea trimit un semnal electric proporţional cu textura microtactilă a obiectului

that goes back directly to the monkey's brain,

care merge înapoi direct la creierul maimuţei,

informing the brain what it is the avatar is touching.

informând creierul ce anume atinge avatarul.

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

Şi în doar patru săptămâni, creierul învaţă să proceseze această senzaţie nouă

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

şi dobândeşte o nouă cale senzorială – ca un nou simţ.

And you truly liberate the brain now

Acum putem elibera cu adevărat creierul

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

deoarece i se permite să trimită comenzi motorii pentru mişcarea acestui avatar.

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

Iar feedback-ul care vine de la avatar este procesat direct de creier,

without the interference of the skin.

fără intervenţia pielii.

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

Deci, vedeţi aici proiectarea sarcinii.

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

Veţi vedea un animal care practic atinge aceste trei ţinte.

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

El trebuie să selecteze una dintre ele, una singură este asociată cu recompensa,

the orange juice that they want to get.

sucul de portocale dorit.

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

Trebuie să selecteze ţinta atingând-o cu un braţ virtual, un braţ care nu există.

And that's exactly what they do.

Iar animalul face exact asta.

This is a complete liberation of the brain

Este o eliberare completă a creierului

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

de constrângerile fizice ale corpului şi ale motricităţii într-o sarcină perceptivă.

The animal is controlling the avatar to touch the targets.

Animalul controlează avatarul pentru a atinge ţintele.

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

Şi simte textura primind un mesaj electric direct în creier.

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

Iar creierul decide care este textura asociată cu recompensa.

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

Legendele pe care le vedeţi pe film nu apar şi pentru maimuţă.

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

Şi, oricum, maimuţele nu ştiu să citească în engleză,

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

aşa că le-am inclus doar ca să vedeţi că ţinta corectă îşi schimbă poziţia.

And yet, they can find them by tactile discrimination,

Cu toate acestea, maimuţele o identifică prin discriminare tactilă

and they can press it and select it.

şi o pot selecta prin apăsare.

So when we look at the brains of these animals,

Prin urmare, atunci când analizăm creierul acestor animale,

on the top panel you see the alignment of 125 cells

pe panoul de sus vedem alinierea celor 125 de celule

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

care arată ce se întâmplă în creier, furtunile electrice,

of this sample of neurons in the brain

din această zonă din creier,

when the animal is using a joystick.

când animalul folosește un joystick.

And that's a picture that every neurophysiologist knows.

Iar asta-i o imagine pe care orice neurofiziolog o știe.

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

Alinierea de bază arată că aceste celule codifică toate direcţiile posibile.

The bottom picture is what happens when the body stops moving

Imaginea de jos arată ce se întâmplă când corpul se opreşte din mișcare,

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

iar animalul începe să controleze fie un dispozitiv robotizat, fie un avatar computaţional.

As fast as we can reset our computers,

La fel de repede cum ne resetăm calculatoarele,

the brain activity shifts to start representing this new tool,

activitatea creierului se schimbă pentru a începe să reprezinte acest instrument nou,

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

ca și cum și acesta ar fi o parte a corpului primatei.

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

Creierul asimilează și acest lucru, pe atât de rapid pe cât putem măsura.

So that suggests to us that our sense of self

Asta ne sugerează că sentimentul conștiinței de sine

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

nu se oprește la ultimul strat de epiteliu al corpului,

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

ci la ultimul strat de electroni ai instrumentelor pe care le controlăm cu creierul.

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

Viorile, mașinile, bicicletele noastre, mingile noastre de fotbal, hainele noastre.

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

toate acestea sunt asimilate de acest sistem vorace, uimitor, dinamic, numit creier.

How far can we take it?

Cât de departe putem merge?

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

Ei bine, într-un experiment pe care l-am făcut acum câţiva ani, am mers până la limită.

We had an animal running on a treadmill

Aveam un animal ce alerga pe o bandă de alergare

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

la Universitatea Duke, de pe Coasta de Est a Statelor Unite,

producing the brainstorms necessary to move.

producând furtuna din creier necesară pentru a se mișca.

And we had a robotic device, a humanoid robot,

Şi aveam un dispozitiv robotizat, un robot umanoid,

in Kyoto, Japan at ATR Laboratories

la Kyoto, Japonia, în Laboratoarele ATR,

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

care a visat întreaga sa viaţă să fie controlat de un creier,

a human brain, or a primate brain.

un creier uman sau un creier de primată.

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

Aici activitatea cerebrală care a generat mişcările maimuţei

was transmitted to Japan and made this robot walk

a fost transmisă în Japonia şi a făcut acest robot să meargă,

while footage of this walking was sent back to Duke,

în timp ce imagini cu mersul acestuia au fost trimise înapoi la Duke,

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

astfel încât maimuţa să poată vedea picioarele acestui robot mergând în faţa ei,

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

iar ea să fie recompensată nu pentru ceea ce face corpul ei,

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

ci pentru fiecare pas corect al robotului de pe cealaltă parte a planetei,

controlled by her brain activity.

controlat de activitatea creierului ei.

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

Un lucru amuzant este că această plimbare în jurul globului a durat cu 20 de milisecunde mai puţin

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

decât e nevoie pentru ca furtuna din creier să plece din cap, capul maimuţei,

and reach its own muscle.

şi să ajungă la propriii săi mușchi.

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

Maimuţa mișca un robot de şase ori mai mare decât ea, aflat pe cealaltă parte a planetei.

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

Acesta este unul dintre experimentele în care acel robot s-a putut deplasa în mod autonom.

This is CB1 fulfilling its dream in Japan

Acesta este CB1 din Japonia, al cărui vis se materializează

under the control of the brain activity of a primate.

sub controlul activităţii cerebrale a unei primate.

So where are we taking all this?

Prin urmare, încotro ne îndreptăm?

What are we going to do with all this research,

Ce facem cu toată această cercetare

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

în afară de a studia proprietăţile acestui univers dinamic pe care îl avem între urechile noastre?

Well the idea is to take all this knowledge and technology

Ideea este să folosim toate aceste cunoștințe și tehnologii

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

şi să încercăm să rezolvăm una dintre cele mai severe probleme neurologice pe care le avem în lume.

Millions of people have lost the ability to translate these brainstorms

Milioane de oameni şi-au pierdut capacitatea de a transpune aceste furtuni din creier

into action, into movement.

în acţiune, în mişcare.

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

Deși creierul lor continuă să producă aceste furtuni şi să codifice pentru mişcări,

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

ei nu pot depăși o barieră creată de o leziune a măduvei spinării.

So our idea is to create a bypass,

Prin urmare, ideea noastră e de a crea un by-pass,

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

de a folosi aceste interfeţe creier-maşină pentru a citi aceste semnale,

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

furtuni din creier la scară mai mare, care conţin dorinţa redobândirii mișcării,

bypass the lesion using computational microengineering

ocolind leziunea, folosind microingineria computaţională

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

şi trimițând-le către un nou corp, întreg, numit un exoschelet,

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

un costum robotizat întreg, care va deveni noul corp al acestor pacienţi.

And you can see an image produced by this consortium.

Şi puteţi vedea o imagine produsă de acest consorțiu.

This is a nonprofit consortium called the Walk Again Project

Acesta este un consorţiu nonprofit numit Walk Again Project

that is putting together scientists from Europe,

și care reunește oameni de ştiinţă din Europa,

from here in the United States, and in Brazil

de aici, din Statele Unite, şi în Brazilia

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

pentru a lucra împreună pentru a construi, de fapt, acest corp nou,

a body that we believe, through the same plastic mechanisms

un corp despre care credem că, prin aceleași mecanisme din plastic

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

care îi permit Aurorei şi altor maimuţe să folosească aceste instrumente printr-o interfaţă creier-mașină

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

şi care ne permite să încorporăm instrumentele pe care le producem şi folosim în viaţa noastră de zi cu zi.

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

Exact acelaşi mecanism sperăm că va permite acestor pacienţi

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

nu numai să-şi imagineze din nou mişcările pe care doresc să le facă

and translate them into movements of this new body,

şi să le transpună în mişcările acestui nou corp,

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

ci și ca acest corp să fie asimilat ca fiind noul corp pe care creierul îl controlează.

So I was told about 10 years ago

Acum 10 ani, mi s-a spus

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

că acest lucru nu se va întâmpla niciodată, că-i aproape imposibil.

And I can only tell you that as a scientist,

Şi pot să vă spun că eu, ca om de ştiinţă,

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

am crescut în sudul Braziliei, la mijlocul anilor '60,

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

văzând câțiva nebuni care spuneau că vor merge pe Lună.

And I was five years old,

Aveam cinci ani

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

şi nu înţelegeam de ce NASA nu îi angajează pe Căpitanul Kirk și pe Spock pentru aceasta.

after all, they were very proficient --

La urma urmei, erau chiar foarte buni.

but just seeing that as a kid

Doar văzând acest lucru, copil fiind,

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

m-a făcut să cred, așa cum bunica mea obișnuia să-mi spună,

that "impossible is just the possible

că „Imposibilul e doar posibilul

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

pentru care cineva nu a depus suficient efort pentru a-l face să devină realitate.”

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

Mi-au spus că-i imposibil să faci pe cineva să meargă.

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

Cred că voi urma sfatul bunicii mele.

Thank you.

Vă mulţumesc.

(Applause)

(Aplauze)