ABOUT THE SPEAKER
Miguel Nicolelis - Neuroscientist
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface.

Why you should listen

At the Nicolelis Laboratory at Duke University, Miguel Nicolelis is best known for pioneering studies in neuronal population coding, Brain Machine Interfaces (BMI) and neuroprosthetics in human patients and non-human primates.His lab's work was seen, famously though a bit too briefly, when a brain-controlled exoskeleton from his lab helped Juliano Pinto, a paraplegic man, kick the first ball at the 2014 World Cup.

But his lab is thinking even bigger. They've developed an integrative approach to studying neurological disorders, including Parkinsons disease and epilepsy. The approach, they hope, will allow the integration of molecular, cellular, systems and behavioral data in the same animal, producing a more complete understanding of the nature of the neurophysiological alterations associated with these disorders. He's the author of the books Beyond Boundaries and The Relativistic Brain.

Miguel was honored as one of Foreign Policy's 2015 Global Thinkers.

More profile about the speaker
Miguel Nicolelis | Speaker | TED.com
TEDGlobal 2014

Miguel Nicolelis: Brain-to-brain communication has arrived. How we did it

Filmed:
1,398,266 views

You may remember neuroscientist Miguel Nicolelis — he built the brain-controlled exoskeleton that allowed a paralyzed man to kick the first ball of the 2014 World Cup. What’s he working on now? Building ways for two minds (rats and monkeys, for now) to send messages brain to brain. Watch to the end for an experiment that, as he says, will go to "the limit of your imagination."
- Neuroscientist
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:12
On June 12, 2014, precisely at 3:33
0
454
6512
Le 12 juin 2014,
précisément à 3h33,
00:18
in a balmy winter afternoon
in São Paulo, Brazil,
1
6966
4140
par un confortable après-midi
d'hiver à São Paulo, au Brésil,
00:23
a typical South American winter afternoon,
2
11106
3526
par un après-midi d’hiver
sud-américain tout à fait typique,
00:26
this kid, this young man
that you see celebrating here
3
14632
2980
ce jeune homme
que vous voyez célébrer ici,
00:29
like he had scored a goal,
4
17612
1519
comme s'il venait
de marquer un but,
00:31
Juliano Pinto, 29 years old,
accomplished a magnificent deed.
5
19131
5931
c'est Juliano Pinto, 29 ans.
Il a accompli un acte magnifique.
00:38
Despite being paralyzed
6
26102
2080
Malgré sa paralysie
00:40
and not having any sensation
from mid-chest to the tip of his toes
7
28182
4981
et l'absence totale
de sensation du milieu de sa poitrine
jusqu'au bout de ses orteils,
00:45
as the result of a car crash six years ago
that killed his brother
8
33163
4530
causées par un accident de voiture
qui, six ans plus tôt, a tué son frère
00:49
and produced a complete spinal cord lesion
that left Juliano in a wheelchair,
9
37693
7494
et endommagé sa moelle épinière
au point de perdre l'usage de ses jambes,
00:57
Juliano rose to the occasion,
and on this day did something
10
45187
5030
Juliano a relevé le défi
et a accompli ce jour-là quelque chose
01:02
that pretty much everybody that saw him
in the six years deemed impossible.
11
50217
6005
que presque tout le monde l'ayant
vu il y a six ans aurait cru impossible.
01:09
Juliano Pinto delivered the opening kick
12
57062
5332
Juliano Pinto a donné le botté d'envoi
01:14
of the 2014 Brazilian
World Soccer Cup here
13
62394
6016
de la Coupe du monde
de soccer au Brésil, en 2014,
01:20
just by thinking.
14
68410
1470
juste en y pensant.
01:22
He could not move his body,
15
70820
1877
Il ne pouvait pas bouger son corps,
01:24
but he could imagine the movements
needed to kick a ball.
16
72697
4887
mais il pouvait imaginer les mouvements
lui permettant de botter un ballon.
01:29
He was an athlete before the lesion.
He's a para-athlete right now.
17
77584
3254
Il était athlète avant son accident
et est maintenant para-athlète.
01:32
He's going to be in the Paralympic Games,
I hope, in a couple years.
18
80838
3462
Il participera aux Jeux paralympiques
dans quelques années, je l'espère.
01:36
But what the spinal cord lesion
did not rob from Juliano
19
84300
4582
Car la blessure
de Juliano ne lui a pas enlevé
01:40
was his ability to dream.
20
88882
3001
sa capacité à rêver.
01:43
And dream he did that afternoon,
for a stadium of about 75,000 people
21
91883
6050
Et rêver, c'est ce qu'il a fait
ce jour-là dans un stade
devant 75 000 personnes
01:49
and an audience of close to a billion
watching on TV.
22
97933
4491
et près d'un milliard d'autres
regardant leur télévision.
01:54
And that kick crowned, basically,
30 years of basic research
23
102424
6301
Ce botté a été le couronnement de près
de 30 ans de recherche fondamentale;
02:00
studying how the brain,
24
108725
2247
30 ans à étudier à quel point le cerveau,
02:02
how this amazing universe
that we have between our ears
25
110972
3727
cet incroyable univers
que nous avons entre les oreilles,
02:06
that is only comparable to universe
that we have above our head
26
114699
4096
est la seule chose comparable à l'univers
qui se trouve au-dessus de nos têtes,
02:10
because it has about 100 billion elements
27
118795
2766
car il est composé
de près de 100 milliards d'éléments
02:13
talking to each other
through electrical brainstorms,
28
121561
2702
communiquant entre eux
par connexions électriques.
02:16
what Juliano accomplished
took 30 years to imagine in laboratories
29
124263
5241
Ce que Juliano a accompli
a pris 30 ans à imaginer en laboratoire
02:21
and about 15 years to plan.
30
129504
2603
et près de 15 ans à élaborer.
02:24
When John Chapin and I,
15 years ago, proposed in a paper
31
132107
4499
Il y a 15 ans, lorsque moi et John Chapin
avons proposé dans un article
02:28
that we would build something
that we called a brain-machine interface,
32
136606
5182
de construire ce que nous avons
appelé une interface cerveau-machine,
02:33
meaning connecting a brain to devices
33
141788
2957
c'est-à-dire connecter
un cerveau et un appareil
02:36
so that animals and humans
could just move these devices,
34
144745
3544
de manière à ce qu'un animal ou
un humain puisse contrôler cet appareil,
02:40
no matter how far they are
from their own bodies,
35
148289
1851
peu importe la distance
avec leurs propres corps,
02:42
just by imagining what they want to do,
36
150140
2586
et ce, juste en imaginant leurs actions,
02:44
our colleagues told us that
we actually needed professional help,
37
152726
4587
nos collègues nous ont dit que nous
avions besoin de l'aide de professionnels,
02:49
of the psychiatry variety.
38
157313
2697
de professionnels en psychiatrie.
02:52
And despite that,
a Scot and a Brazilian persevered,
39
160010
5442
Et malgré cela,
nous avons persévéré,
02:57
because that's how we were raised
in our respective countries,
40
165456
5015
car c'est ainsi que nous avons
été élevés dans nos pays respectifs.
03:02
and for 12, 15 years,
41
170471
2136
Ainsi, pendant 12, 15 ans,
03:04
we made demonstration after demonstration
suggesting that this was possible.
42
172607
4389
nous avons démontré
et redémontré que c'était possible.
03:08
And a brain-machine interface
is not rocket science,
43
176996
2449
Une interface cerveau-machine,
n'est pas bien compliquée,
03:11
it's just brain research.
44
179445
1726
ce n'est que
de la recherche sur le cerveau;
03:13
It's nothing but using sensors
45
181171
3247
ce n'est qu'utiliser des senseurs
03:16
to read the electrical brainstorms
that a brain is producing
46
184418
3547
pour lire les connexions
électriques produites par le cerveau
03:19
to generate the motor commands
47
187965
2006
afin de générer des commandes motrices
03:21
that have to be downloaded
to the spinal cord,
48
189971
2213
extraites de la moelle épinière.
03:24
so we projected sensors that can read
49
192184
2663
Nous avons donc recouru
à des senseurs pouvant lire
03:26
hundreds and now thousands
of these brain cells simultaneously,
50
194847
3515
communiquer avec des centaines,
voire des milliers de cellules de cerveau
03:30
and extract from these electrical signals
51
198362
3046
et extraire de leurs signaux électriques
03:33
the motor planning
that the brain is generating
52
201408
2885
la planification motrice
générée par le cerveau
03:36
to actually make us move into space.
53
204293
2963
qui nous permet de nous déplacer.
03:39
And by doing that, we converted
these signals into digital commands
54
207256
3686
Après quoi, nous avons converti
les signaux en commandes digitales
03:42
that any mechanical, electronic,
or even a virtual device can understand
55
210942
4992
compréhensibles pour tous les appareils
mécaniques, électroniques et virtuels.
03:47
so that the subject can imagine
what he, she or it wants to make move,
56
215934
6556
Le sujet, humain ou animal, peut donc
imaginer ce qu'il souhaite faire bouger,
03:54
and the device obeys that brain command.
57
222490
3451
et l'appareil obéit
aux commandes du cerveau.
03:57
By sensorizing these devices
with lots of different types of sensors,
58
225941
3904
En rendant ces appareils
sensibles à différents types de senseurs,
04:01
as you are going to see in a moment,
59
229845
1785
comme vous pourrez
le voir dans un moment,
04:03
we actually sent messages
back to the brain to confirm
60
231630
3469
nous avons été en mesure de renvoyer
des messages au cerveau afin de confirmer
04:07
that that voluntary motor will
was being enacted, no matter where --
61
235099
3955
la commande de motricité volontaire, et ce
sans souci de la distance avec le sujet :
04:11
next to the subject, next door,
or across the planet.
62
239054
5375
il peut être dans la pièce d'à côté
comme de l'autre côté de la planète.
04:16
And as this message gave feedback
back to the brain,
63
244429
3241
Au moment où
le cerveau reçoit la rétroaction,
04:19
the brain realized its goal:
to make us move.
64
247670
4218
il a atteint son but :
créer un mouvement.
04:23
So this is just one experiment
that we published a few years ago,
65
251888
3458
Voici une expérience qui a été
rendue publique il y quelques années
04:27
where a monkey, without moving its body,
66
255346
2327
où un singe,
sans faire bouger son corps,
04:29
learned to control the movements
of an avatar arm,
67
257673
4104
a appris à contrôler un bras avatar,
04:33
a virtual arm that doesn't exist.
68
261777
2046
un bras virtuel, qui n'existe pas.
04:35
What you're listening to
is the sound of the brain of this monkey
69
263823
3202
Ce que vous entendez
est le son du cerveau du singe
04:39
as it explores three different
visually identical spheres
70
267025
4404
alors qu'il survole
les différentes sphères visibles
04:43
in virtual space.
71
271429
1659
dans l'espace virtuel.
04:45
And to get a reward,
a drop of orange juice that monkeys love,
72
273088
4042
Pour avoir sa récompense – une goutte de
jus d'orange, très apprécié des singes –,
04:49
this animal has to detect,
select one of these objects
73
277130
3812
il doit sélectionner
l'un de ces objets
04:52
by touching,
74
280942
1761
par le toucher
04:54
not by seeing it, by touching it,
75
282703
1652
– à l'aveugle, seulement en y touchant –;
04:56
because every time this virtual hand
touches one of the objects,
76
284355
3045
à chaque fois que
la main virtuelle touche l'un des objets,
04:59
an electrical pulse goes back
to the brain of the animal
77
287400
3083
le cerveau du singe reçoit
une impulsion électrique
05:02
describing the fine texture
of the surface of this object,
78
290483
4393
lui décrivant de quelle texture est
la surface de l'objet en question.
05:06
so the animal can judge what is
the correct object that he has to grab,
79
294876
3898
L'animal peut donc
identifier l'objet qu'il doit saisir :
05:10
and if he does that, he gets a reward
without moving a muscle.
80
298774
5244
s'il y parvient, il reçoit sa récompense,
le tout sans bouger un muscle.
05:16
The perfect Brazilian lunch:
81
304018
2480
C'est le déjeuner
brésilien par excellence :
05:18
not moving a muscle
and getting your orange juice.
82
306498
3715
Boire un jus d'orange
sans bouger d'un poil.
05:22
So as we saw this happening,
83
310213
2804
En observant les résultats,
05:25
we actually came and proposed the idea
that we had published 15 years ago.
84
313017
4945
nous avons reproposé
ce que nous avions publié il y a 15 ans.
05:29
We reenacted this paper.
85
317962
2029
Nous avons mis l'article de l'avant,
05:31
We got it out of the drawers,
86
319991
1969
nous l'avons ressorti de nos tiroirs
05:33
and we proposed that perhaps we could get
a human being that is paralyzed
87
321960
3927
en avançant qu'un humain
paralysé pourrait être amené
05:37
to actually use the brain-machine
interface to regain mobility.
88
325887
4303
à utiliser l'interface
cerveau-machine pour regagner sa mobilité.
05:42
The idea was that if you suffered --
89
330190
2178
L'idée étant que quelqu'un souffrant –
05:44
and that can happen to any one of us.
90
332368
2273
cela peut arriver à n'importe qui.
05:46
Let me tell you, it's very sudden.
91
334641
2012
Je vous le dis, c'est très soudain.
05:48
It's a millisecond of a collision,
92
336653
1725
Une milliseconde de collision
05:50
a car accident that
transforms your life completely.
93
338378
3462
durant un accident de voiture, et c'est
toute votre vie qui est transformée.
05:53
If you have a complete lesion
of the spinal cord,
94
341840
2857
Dans le cas d'une lésion
totale de la moelle épinière,
05:56
you cannot move because your brainstorms
cannot reach your muscles.
95
344697
3383
on ne peut pas bouger car les connexions
ne peuvent pas atteindre les muscles.
06:00
However, your brainstorms
continue to be generated in your head.
96
348080
4250
Toutefois, ces connections
sont toujours générées dans votre tête.
06:04
Paraplegic, quadriplegic patients
dream about moving every night.
97
352330
3915
À chaque nuit, les patients paraplégiques
et tétraplégiques rêvent qu'ils bougent.
06:08
They have that inside their head.
98
356245
2152
Tout est dans leurs têtes.
06:10
The problem is how
to get that code out of it
99
358397
3341
Le problème réside dans
la manière d'en extraire les connexions
06:13
and make the movement be created again.
100
361738
2924
et ainsi permettre
de nouveau le mouvement.
06:16
So what we proposed was,
let's create a new body.
101
364662
3221
Alors nous nous sommes dits
qu'il nous fallait créer un nouveau corps;
06:19
Let's create a robotic vest.
102
367883
1736
il nous fallait
créer une veste robotique.
06:21
And that's exactly why Juliano could
kick that ball just by thinking,
103
369619
4843
Voilà comment Juliano a pu botter
le ballon, uniquement en y pensant.
06:26
because he was wearing
the first brain-controlled robotic vest
104
374462
4319
Il portait la première veste
robotique contrôlée par le cerveau
06:30
that can be used by paraplegic,
quadriplegic patients to move
105
378781
3279
permettant à des paraplégiques
ou des tétraplégiques de se déplacer
06:34
and to regain feedback.
106
382060
1811
et de ressentir
à nouveau un influx nerveux.
06:35
That was the original idea, 15 years ago.
107
383871
2897
C'était l'idée que nous avions
énoncée, 15 ans auparavant.
06:38
What I'm going to show you is how
156 people from 25 countries
108
386768
5474
Je vais vous montrer comment 156
personnes originaires 25 pays,
06:44
all over the five continents
of this beautiful Earth,
109
392242
2769
originaires des cinq continents
de cette merveilleuse Terre
06:47
dropped their lives,
dropped their patents,
110
395011
3018
ont laissé tomber
leurs vies, leurs brevets
06:50
dropped their dogs, wives,
kids, school, jobs,
111
398029
4110
leurs chiens, leurs femmes,
leurs enfants, leurs études, leur travail,
06:54
and congregated to come to Brazil
for 18 months to actually get this done.
112
402139
5517
et se sont rassemblés au Brésil pendant
18 mois afin de mener à bien ce projet.
06:59
Because a couple years after Brazil
was awarded the World Cup,
113
407656
3875
Quelques années plus tard, le Brésil était
désigné pour accueillir la Coupe du monde.
07:03
we heard that the Brazilian government
wanted to do something meaningful
114
411531
3652
Nous avons su que le le gouvernement
souhaitait faire quelque chose d'important
07:07
in the opening ceremony
115
415183
1698
durant la cérémonie d'ouverture,
07:08
in the country that reinvented
and perfected soccer
116
416881
3740
le Brésil étant un pays qui
a réinventé et perfectionné le soccer.
07:12
until we met the Germans, of course.
117
420621
2206
Enfin, jusqu'à
sa rencontre avec les Allemands.
07:14
(Laughter)
118
422827
1393
(Rires)
07:16
But that's a different talk,
119
424220
1835
Mais cela est une autre discussion.
07:18
and a different neuroscientist
needs to talk about that.
120
426055
4040
Je laisse à un autre
neuroscientifique le soin d'en parler.
07:22
But what Brazil wanted to do
is to showcase
121
430095
2074
Ce que voulait
le Brésil, c'était se présenter
07:24
a completely different country,
122
432169
1725
comme un pays
complètement différent;
07:25
a country that values science
and technology,
123
433894
2888
un pays estimant
la science et la technologie
07:28
and can give a gift to millions,
25 million people around the world
124
436782
3883
et étant prêt à faire une fleur à près de
25 millions de gens à travers le monde,
07:32
that cannot move any longer
because of a spinal cord injury.
125
440665
2835
atteints d'une blessure à la moelle
épinière qui les empêche de bouger.
07:35
Well, we went to the Brazilian government
and to FIFA and proposed,
126
443500
3604
Alors nous sommes
allés voir le gouvernement
et la FIFA et nous leurs avons proposé
07:39
well, let's have the kickoff
of the 2014 World Cup
127
447104
3368
que le coup d'envoi
de la Coupe du monde
07:42
be given by a Brazilian paraplegic
128
450472
2372
soit donné par un tétraplégique brésiien
07:44
using a brain-controlled exoskeleton
that allows him to kick the ball
129
452844
4890
utilisant un exosquelette contrôlé
par son cerveau pour botter le ballon
07:49
and to feel the contact of the ball.
130
457734
2276
et en ressentir le contact.
07:52
They looked at us,
thought that we were completely nuts,
131
460010
2614
On nous a regardé, sans doute
en pensant que nous étions fous,
07:54
and said, "Okay, let's try."
132
462624
2856
puis on nous a dit :
« d'accord, essayons ».
07:57
We had 18 months to do everything
from zero, from scratch.
133
465480
4240
Nous n'avons eu que 18 mois
pour tout faire, à partir de rien :
08:01
We had no exoskeleton, we had no patients,
134
469720
3236
Ni exosquelette, ni patients.
08:04
we had nothing done.
135
472956
1217
Tout restait à faire.
08:06
These people came all together
136
474173
2336
Toutes ces personnes
se sont rassemblées et,
08:08
and in 18 months, we got eight patients
in a routine of training
137
476509
4248
en 18 mois, nous avions
8 patients en routine d’entrainement
08:12
and basically built from nothing this guy,
138
480757
4098
et, à partir de presque rien,
nous avions construit cela.
08:16
that we call Bra-Santos Dumont 1.
139
484855
3580
Nous l'avons appelé Bra-Santos Dumont 1.
08:21
The first brain-controlled
exoskeleton to be built
140
489315
3425
Le premier exosqulette contrôlé
par le cerveau à être construit
08:24
was named after the most famous
Brazilian scientist ever,
141
492740
4156
porte le nom du plus célèbre
de tous les scientifiques brésiliens,
08:28
Alberto Santos Dumont,
142
496896
1973
Alberto Santos Dumont,
08:30
who, on October 19, 1901,
created and flew himself
143
498869
5803
qui, le 19 octobre 1901,
atteignit par la voie des airs
08:36
the first controlled airship on air
in Paris for a million people to see.
144
504672
7227
Paris devant un million de personnes, dans
le premier dirigeable jamais construit.
08:43
Sorry, my American friends,
145
511899
2019
Désolé, mes amis des États-Unis,
08:45
I live in North Carolina,
146
513918
1310
– je vis en Caroline du Nord –,
08:47
but it was two years
before the Wright Brothers flew
147
515228
4882
mais c'était deux ans avant
que les frères Wright ne s'envolent
08:52
on the coast of North Carolina.
148
520110
2164
au-dessus de la côte
de la Caroline du Nord.
08:54
(Applause)
149
522274
2575
(Applaudissements)
08:57
Flight control is Brazilian.
(Laughter)
150
525339
4778
Le contrôle des airs revient au Brésil.
(Rires)
09:02
So we went together with these guys
151
530117
3000
Alors nous avons travaillé ensemble,
09:05
and we basically put
this exoskeleton together,
152
533117
2901
et nous avons littéralement
construit cet exosquelette :
09:08
15 degrees of freedom,
hydraulic machine
153
536018
3972
une machine hydraulique
de 15 degrés de liberté de mouvement
09:11
that can be commanded by brain signals
154
539990
2717
pouvant être contrôlée
par les signaux du cerveau
09:14
recorded by a non-invasive technology
called electroencephalography
155
542707
4218
enregistrés par un procédé non invasif,
appelé électroencéphalographie,
09:18
that can basically allow the patient
to imagine the movements
156
546925
3189
lequel permet au patient
d'imaginer des mouvements,
09:22
and send his commands
to the controls, the motors,
157
550114
3951
d'envoyer ses commandes
aux contrôles et aux moteurs
09:26
and get it done.
158
554065
1802
et de les exécuter.
09:27
This exoskeleton was covered
with an artificial skin
159
555867
2863
l'exosquelette a été
recouvert d'une peau artificielle,
09:30
invented by Gordon Cheng,
one of my greatest friends, in Munich,
160
558730
4084
inventée à Munich par l'un de
mes grands amis, Gordon Cheng.
09:34
to allow sensation from the joints moving
and the foot touching the ground
161
562814
4586
Elle permet au sentiment de
mouvement des articulations
et de contact des pieds avec le sol
09:39
to be delivered back to the patient
through a vest, a shirt.
162
567400
4540
d'être transmise au patient
par l'entremise d'une sorte de chemise,
une petite chemise
composée d'éléments micro-vibrants
09:43
It is a smart shirt
with micro-vibrating elements
163
571940
2970
09:46
that basically delivers the feedback
and fools the patient's brain
164
574910
4823
envoyant au cerveau du patient
une rétroaction qui le trompe
09:51
by creating a sensation that it is not
a machine that is carrying him,
165
579733
3471
en créant la sensation que
le patient n'est pas porté par la machine,
mais que c'est lui qui marche de nouveau.
09:55
but it is he who is walking again.
166
583204
3250
09:58
So we got this going,
and what you'll see here
167
586454
2859
Nous avons donc continué sur cette voie.
Ce que vous voyez en ce moment
est la première fois que l'un de
nos patients, Bruno, a marché de nouveau.
10:01
is the first time one of our patients,
Bruno, actually walked.
168
589313
4690
10:06
And he takes a few seconds
because we are setting everything,
169
594003
2878
Cela prend quelques secondes,
car nous faisions quelques ajustements.
10:08
and you are going to see a blue light
cutting in front of the helmet
170
596881
3297
Vous allez voir une lumière bleue
sur le devant du casque,
car que Bruno va imaginer
le mouvement qu'il doit exécuter :
10:12
because Bruno is going to imagine
the movement that needs to be performed,
171
600178
3920
l'ordinateur va alors l'analyser,
Bruno va la confirmer et,
10:16
the computer is going to analyze it,
Bruno is going to certify it,
172
604098
3208
10:19
and when it is certified,
173
607306
1809
une fois cela accompli,
10:21
the device starts moving
under the command of Bruno's brain.
174
609115
3527
l'appareil va se mettre à bouger,
conformément aux commandes de Bruno.
10:24
And he just got it right,
and now he starts walking.
175
612642
4575
Il a réussi,
maintenant il commence à marcher.
Après 9 années d'immobilité,
10:29
After nine years without
being able to move,
176
617217
2786
il marche désormais par lui-même.
10:32
he is walking by himself.
177
620003
2670
10:34
And more than that --
178
622673
1602
Et plus encore.
(Applaudissements)
10:36
(Applause) --
179
624275
3228
Il ne fait pas que marcher,
10:39
more than just walking,
180
627503
1787
il sent le sol sous ses pieds
10:41
he is feeling the ground,
181
629290
2318
10:43
and if the speed of the exo goes up,
182
631608
2043
et lorsque la machine accélère,
10:45
he tells us that he is walking again
on the sand of Santos,
183
633651
4451
Il nous dit qu'il croit
de nouveau marcher sur la plage de Santos,
10:50
the beach resort where he used to go
before he had the accident.
184
638102
4191
la station balnéaire où il avait
l'habitude d'aller avant son accident.
En fait, le cerveau
de Bruno crée une nouvelle sensation.
10:54
That's why the brain is creating
a new sensation in Bruno's head.
185
642293
3464
10:57
So he walks, and at the end of the walk --
I am running out of time already --
186
645757
3699
Alors, il marche puis, à la fin du test,
– je commence déjà à manquer de temps –,
il nous dit : « les gars,
11:01
he says, "You know, guys,
187
649456
2724
11:04
I need to borrow this thing from you
when I get married,
188
652180
2631
je vais devoir
vous emprunter ça lors de mon mariage,
11:06
because I wanted to walk to the priest
189
654811
2505
car je veux marcher jusqu'au prêtre,
11:09
and see my bride and actually
be there by myself.
190
657316
3774
voir ma mariée et être
vraiment là par moi-même.
11:13
Of course, he will have it
whenever he wants.
191
661090
3392
Bien sûr, il pourra
l'emprunter quand il le voudra.
11:16
And this is what we wanted to show
during the World Cup, and couldn't,
192
664482
4082
Et voilà ce que nous voulions mais n'avons
pas pu montrer durant la Coupe du monde
11:20
because for some mysterious reason,
FIFA cut its broadcast in half.
193
668564
4174
parce que, étrangement,
la FIFA scinde sa diffusion en deux.
11:25
What you are going to see very quickly
is Juliano Pinto in the exo doing the kick
194
673618
7673
Ce que vous allez voir très rapidement
est Juliano Pinto effectuant le botté
11:33
a few minutes before we went to the pitch
195
681291
2297
quelques minutes
avant d'aller sur le terrain
et de le refaire
devant tout le monde.
11:35
and did the real thing
in front of the entire crowd,
196
683588
2911
11:38
and the lights you are going to see
just describe the operation.
197
686499
3381
Les lumières que vous
allez voir témoignent des procédés.
En fait, les lumières bleues clignotantes
indiquent que l'appareil est prêt.
11:41
Basically, the blue lights pulsating
indicate that the exo is ready to go.
198
689880
4888
11:46
It can receive thoughts
and it can deliver feedback,
199
694768
3075
Il peut alors recevoir
les pensées et renvoyer la rétroaction.
Alors lorsque Juliano va prendre
la décision de botter le ballon,
11:49
and when Juliano
makes the decision to kick the ball,
200
697843
3018
vous pourrez apercevoir
de les lumières verte et jaune
11:52
you are going to see
two streams of green and yellow light
201
700861
3103
11:55
coming from the helmet
and going to the legs,
202
703964
2677
provenant du casque
descendre jusqu'aux jambes :
11:58
representing the mental commands
that were taken by the exo
203
706641
4101
elles représentent les commandes
mentales que l'appareil capte
12:02
to actually make that happen.
204
710742
1899
afin de pouvoir les exécuter.
12:04
And in basically 13 seconds,
205
712641
2695
En à peu près 13 secondes,
12:07
Juliano actually did.
206
715336
2083
Juliano a botté le ballon.
12:09
You can see the commands.
207
717419
1716
Vous pouvez observer les commandes.
12:11
He gets ready,
the ball is set, and he kicks.
208
719135
4340
Il se prépare.
Le ballon est placé, puis il le botte.
12:15
And the most amazing thing is,
209
723475
1878
Le plus incroyable c'est que,
12:17
10 seconds after he did that,
and looked at us on the pitch,
210
725353
3232
10 secondes après le botté,
il nous a regardé sur le terrain,
et il a dit, tout heureux :
12:20
he told us, celebrating as you saw,
211
728585
2277
12:22
"I felt the ball."
212
730862
1830
« j'ai senti le ballon ».
12:25
And that's priceless.
213
733562
2197
Et ça, ça n'a pas de prix.
12:27
(Applause)
214
735759
1872
(Applaudissements)
Alors, où cela nous emmènera-t-il?
12:29
So where is this going to go?
215
737631
1500
12:31
I have two minutes to tell you
216
739131
1935
Il me reste
deux minutes pour vous dire
que cela va au-delà
des limites de votre imagination.
12:33
that it's going to the limits
of your imagination.
217
741066
3250
12:36
Brain-actuating technology is here.
218
744316
2179
La technologie activée
par le cerveau est arrivée.
12:38
This is the latest: We just
published this a year ago,
219
746495
2554
Voilà une primeur
– nous l'avons publié il y a un an – :
12:41
the first brain-to-brain interface
220
749049
2233
le premier interface cerveau-cerveau.
12:43
that allows two animals
to exchange mental messages
221
751282
3627
Il permet à deux animaux
d'échanger des messages mentaux :
12:46
so that one animal that sees something
coming from the environment
222
754909
3576
ainsi, lorsque le premier
observe quelque chose,
12:50
can send a mental SMS,
a torpedo, a neurophysiological torpedo,
223
758485
5552
il est en mesure d'envoyer un SMS mental;
une torpille neuropsychologique
12:56
to the second animal,
224
764042
1606
au second,
qui est alors capable
d'effectuer la tâche requise
12:57
and the second animal performs
the act that he needed to perform
225
765648
3877
13:01
without ever knowing what
the environment was sending as a message,
226
769525
4458
sans avoir d'indice
de son environnement,
car l'indication provenait
du cerveau du premier animal
13:05
because the message came
from the first animal's brain.
227
773983
3296
13:09
So this is the first demo.
228
777279
2370
Voici la première démonstration.
Je vous la montrer rapidement
car je veux vous montrer la plus récente.
13:11
I'm going to be very quick
because I want to show you the latest.
229
779649
3954
13:15
But what you see here
is the first rat getting informed
230
783603
5570
Comme vous le voyez ici,
le premier rat constate
13:21
by a light that is going to show up
on the left of the cage
231
789192
2933
en voyant une lumière
apparaître à gauche de la cage
13:24
that he has to press the left cage
to basically get a reward.
232
792125
3740
qu'il doit appuyer sur le levier
de gauche pour recevoir sa récompense.
13:27
He goes there and does it.
233
795865
1793
Il le fait et,
13:29
And the same time,
he is sending a mental message
234
797658
2326
à ce moment,
il envoie un message mental
13:31
to the second rat
that didn't see any light,
235
799984
3023
au second rat,
qui n'a pas vu de lumière.
le rat en question, 70 % du temps,
13:35
and the second rat,
in 70 percent of the times
236
803007
2361
13:37
is going to press the left lever
and get a reward
237
805368
4213
appuie lui aussi sur le levier
de gauche et reçoit sa récompense
sans jamais avoir vu de lumière.
13:41
without ever experiencing
the light in the retina.
238
809581
4135
13:45
Well, we took this
to a little higher limit
239
813716
4134
Alors, nous avons mené
cette expérience un peu plus loin
13:49
by getting monkeys to collaborate
mentally in a brain net,
240
817850
4732
en faisant collaborer mentalement des
singes en inter-connectant leurs cerveaux.
13:54
basically to donate their brain activity
241
822582
2190
Nous avons recueilli
leurs activités cérébrales
et les avons combinées pour les faire
contrôler le bras virtuel vu plus tôt.
13:56
and combine them to move
the virtual arm that I showed you before,
242
824772
3518
14:00
and what you see here is the first time
the two monkeys combine their brains,
243
828290
4768
Ceci est la première fois où
les deux singes ont travaillé de concert
14:05
synchronize their brains perfectly
to get this virtual arm to move.
244
833058
4258
et ont parfaitement synchronisé
leurs cerveaux afin de déplacer le bras;
14:09
One monkey is controlling the x dimension,
245
837316
2800
l'un contrôlant la dimension x,
14:12
the other monkey
is controlling the y dimension.
246
840116
2880
l'autre la dimension y.
14:14
But it gets a little more interesting
when you get three monkeys in there
247
842996
4180
Cela devient encore plus intéressant
lorsqu'on ajoute un singe,
14:19
and you ask one monkey to control x and y,
248
847176
3807
qu'on demande
au premier de gérer x et y,
au deuxième y et z
14:22
the other monkey to control y and z,
249
850983
2671
14:25
and the third one to control x and z,
250
853654
2878
et au troisième x et z,
et qu'on les amène à travailler ensemble
14:28
and you make them all
play the game together,
251
856532
2116
14:30
moving the arm in 3D into a target
to get the famous Brazilian orange juice.
252
858648
5954
pour déplacer le bras dans une cible
et être récompensés par
le célèbre jus d'orange brésilien.
14:36
And they actually do.
253
864602
2385
Et il y parviennent.
14:38
The black dot is the average
of all these brains working
254
866987
4174
Le point noir représente la moyenne
de leurs trois cerveaux travaillant
14:43
in parallel, in real time.
255
871161
2858
parallèlement, en temps réel.
14:46
That is the definition
of a biological computer,
256
874019
3086
Voilà ce qu'est un ordinateur biologique :
l'interaction par activité cérébrale
et la réalisation d'une objectif moteur.
14:49
interacting by brain activity
and achieving a motor goal.
257
877105
4542
Où cela nous mènera-t-il?
14:53
Where is this going?
258
881647
1889
Nous n'en savons rien.
14:55
We have no idea.
259
883536
2585
14:58
We're just scientists.
260
886121
1800
Nous ne sommes que des scientifiques.
14:59
(Laughter)
261
887921
1297
(Rires)
15:01
We are paid to be children,
262
889218
2556
Nous sommes payés
pour être des enfants,
15:03
to basically go to the edge
and discover what is out there.
263
891774
3990
pour repousser les limites et
découvrir ce qui se cache derrières elles.
15:07
But one thing I know:
264
895764
1686
Mais je sais une chose :
15:09
One day, in a few decades,
265
897450
2185
un jour, dans quelques dizaines d'années,
15:11
when our grandchildren
surf the Net just by thinking,
266
899635
3522
lorsque nos petits-enfants
navigueront sur le web par la pensée,
15:15
or a mother donates her eyesight
to an autistic kid who cannot see,
267
903157
4318
qu'une mère donnera la vue
à un enfant autiste et aveugle,
15:19
or somebody speaks because
of a brain-to-brain bypass,
268
907475
2928
ou qu'une personne pourra parler
par l'entremise d'une connexion mentale,
15:22
some of you will remember
that it all started on a winter afternoon
269
910403
6327
certains se rappelleront peut-être
que tout a commencé un après-midi d'hiver
15:28
in a Brazilian soccer field
with an impossible kick.
270
916730
3772
par un botté impossible
sur un terrain de soccer au Brésil.
15:32
Thank you.
271
920502
1996
Merci.
15:34
(Applause)
272
922498
5665
(Applaudissements)
15:43
Thank you.
273
931962
3260
Merci.
15:59
Bruno Giussani: Miguel,
thank you for sticking to your time.
274
947440
3564
Bruno Giussiani : merci, Miguel,
d'avoir respecté les limites de temps.
16:03
I actually would have given you
a couple more minutes,
275
951004
2525
Je voudrais te demander
quelques minutes de plus,
16:05
because there are a couple of points
we want to develop, and, of course,
276
953529
3384
car il y a quelques
éléments que j'aimerais aborder;
il est clair que nous avons besoin de deux
cerveaux connectés pour y arriver.
16:08
clearly it seems that we need connected
brains to figure out where this is going.
277
956913
3897
Alors, connectons tout cela ensemble.
16:12
So let's connect all this together.
278
960810
1902
16:14
So if I'm understanding correctly,
279
962712
1669
Si je comprends bien,
16:16
one of the monkeys
is actually getting a signal
280
964381
2499
un singe reçoit un signal
16:18
and the other monkey
is reacting to that signal
281
966880
2266
et un autre singe réagit à ce signal
16:21
just because the first one is receiving it
and transmitting the neurological impulse.
282
969146
4485
simplement parce que le premier l'a reçu
et a transmis l'influx nerveux.
Miguel Nicolelis : Non,
c'est un peu différent.
16:25
Miguel Nicolelis:
No, it's a little different.
283
973631
2224
Aucun singe n'a connaissance
de l'existence des autres.
16:27
No monkey knows of the existence
of the other two monkeys.
284
975855
2891
16:30
They are getting a visual feedback in 2D,
285
978746
2936
Ils obtiennent
une rétroaction en deux dimensions ,
16:33
but the task they have
to accomplish is 3D.
286
981682
2673
mais la tâche qu'il doivent
réaliser est en trois dimensions.
16:36
They have to move an arm
in three dimensions.
287
984355
2599
Ils doivent bouger le bras
à travers trois dimensions.
16:38
But each monkey is only getting
the two dimensions on the video screen
288
986954
3402
Mais chaque singe n'obtient
que deux dimensions sur l'écran
16:42
that the monkey controls.
289
990356
1776
qu'il contrôle.
16:44
And to get that thing done,
290
992132
3018
Pour que l'expérience fonctionne,
16:47
you need at least two monkeys
to synchronize their brains,
291
995150
2814
Il faut qu'au moins deux singes
synchronisent leurs cerveaux.
16:49
but the ideal is three.
292
997964
1771
Mais l'idéal, c'est trois.
Nous avons découvert que lorsqu'un
des singes devient moins efficace,
16:51
So what we found out is that
when one monkey starts slacking down,
293
999735
3616
16:55
the other two monkeys
enhance their performance
294
1003351
2611
les deux autres
augmentent leurs performances
16:57
to get the guy to come back,
295
1005962
1982
afin de permettre
au premier de revenir.
16:59
so this adjusts dynamically,
296
1007944
2106
C'est un ajustement
qui s'effectue dynamiquement,
17:02
but the global synchrony remains the same.
297
1010050
4349
mais la synchronisation
demeure généralement la même.
17:06
Now, if you flip
without telling the monkey
298
1014399
2624
Et si l'on change
sans avertissement
17:09
the dimensions that each brain
has to control,
299
1017023
2298
les dimensions que doit gérer le singe
17:11
like this guy is controlling x and y,
300
1019321
2299
– celui-ci, par exemple, contrôle x et y,
17:13
but he should be controlling now y and z,
301
1021620
2415
mais il devrait contrôler y et z –,
17:16
instantaneously, that animal's brain
forgets about the old dimensions
302
1024035
4783
instantanément, son cerveau
oublie les anciennes dimensions
17:20
and it starts concentrating
on the new dimensions.
303
1028818
2518
et se concentre sur les nouvelles.
17:23
So what I need to say is
that no Turing machine,
304
1031336
3287
Je dois dire qu'aucune machine de Turing
17:26
no computer can predict
what a brain net will do.
305
1034623
4202
ni aucun ordinateur
ne peuvent prédire le résultat
d'une connexion entre cerveaux.
17:30
So we will absorb technology
as part of us.
306
1038825
2381
Nous pouvons absorber la technologie,
17:33
Technology will never absorb us.
307
1041206
2609
mais elle ne nous absorbera jamais.
17:35
It's simply impossible.
308
1043815
2641
C'est tout bonnement impossible.
17:38
BG: How many times have you tested this?
309
1046456
3050
BG : Combien de fois
avez-vous tenté l'expérience,
17:41
And how many times
have you succeeded versus failed?
310
1049506
2545
et combien de fois
a-t-elle été couronnée de succès?
17:44
MN: Oh, tens of times.
311
1052051
2276
MN: Oh, des dizaines de fois.
17:46
With the three monkeys?
Oh, several times.
312
1054327
2238
Avec les trois singes?
Des dizaines de fois.
17:48
I wouldn't be able to talk about this here
unless I had done it a few times.
313
1056565
4620
Je ne pourrais pas en parler ici si je
ne l'avais pas fait à plusieurs reprises.
17:53
And I forgot to mention, because of time,
314
1061185
2601
J'ai oublié de parler,
en raison du manque de temps,
17:55
that just three weeks ago,
a European group
315
1063786
3761
qu'il y a trois semaines,
un groupe européen
17:59
just demonstrated the first
man-to-man brain-to-brain connection.
316
1067547
5090
a effectué la première
connexion entre deux cerveaux humains.
18:04
BG: And how does that play?
317
1072637
1520
BG : Comment cela fonctionne-t-il ?
18:06
MN: There was one bit of information --
big ideas start in a humble way --
318
1074157
4582
MN : Il y avait peu d'information
– les grandes idées débutent humblement –,
18:10
but basically the brain activity
of one subject
319
1078739
6363
mais, en gros, l'activité
cérébrale d'un sujet
18:17
was transmitted to a second object,
all non-invasive technology.
320
1085102
4206
a été transmise à un second
en utilisant une technologie non invasive.
18:21
So the first subject got a message,
like our rats, a visual message,
321
1089308
4244
Le premier sujet a reçu – tout comme
nos rats – un message visuel,
18:25
and transmitted it to the second subject.
322
1093552
2554
qui a été transmis au second sujet,
18:28
The second subject received
a magnetic pulse in the visual cortex,
323
1096106
4482
lequel a reçu une impulsion
magnétique dans le cortex visuel,
18:32
or a different pulse,
two different pulses.
324
1100588
3506
en fait, deux
différentes impulsions.
18:36
In one pulse, the subject saw something.
325
1104094
2705
Durant l'une d'elles,
le sujet a vu quelque chose;
18:38
On the other pulse,
he saw something different.
326
1106799
2136
durant l'autre, il vu
quelque chose de différent.
18:40
And he was able to verbally indicate
327
1108935
1983
Il a ainsi été en mesure
d'indiquer verbalement
18:42
what was the message
the first subject was sending
328
1110918
3040
quel était le message que le
premier sujet lui avait envoyé
18:45
through the Internet across continents.
329
1113958
2895
et ce, par Internet,
entre d'un continent à un autre.
18:48
Moderator: Wow.
Okay, that's where we are going.
330
1116853
2519
BG : Wow.
Voilà où nous en sommes vraiment.
18:51
That's the next TED Talk
at the next conference.
331
1119372
2317
Ce sera là le sujet
de la prochaine conférence TED Talk.
18:53
Miguel Nicolelis, thank you.
MN: Thank you, Bruno. Thank you.
332
1121689
2907
Miguel Nicolelis, merci.
MN : Merci à vous.
Translated by Etienne Gagnon
Reviewed by Serge Brosseau

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ABOUT THE SPEAKER
Miguel Nicolelis - Neuroscientist
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface.

Why you should listen

At the Nicolelis Laboratory at Duke University, Miguel Nicolelis is best known for pioneering studies in neuronal population coding, Brain Machine Interfaces (BMI) and neuroprosthetics in human patients and non-human primates.His lab's work was seen, famously though a bit too briefly, when a brain-controlled exoskeleton from his lab helped Juliano Pinto, a paraplegic man, kick the first ball at the 2014 World Cup.

But his lab is thinking even bigger. They've developed an integrative approach to studying neurological disorders, including Parkinsons disease and epilepsy. The approach, they hope, will allow the integration of molecular, cellular, systems and behavioral data in the same animal, producing a more complete understanding of the nature of the neurophysiological alterations associated with these disorders. He's the author of the books Beyond Boundaries and The Relativistic Brain.

Miguel was honored as one of Foreign Policy's 2015 Global Thinkers.

More profile about the speaker
Miguel Nicolelis | Speaker | TED.com