TEDMED 2012
Miguel Nicolelis: A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really.
Miguel Nicolelis: Una scimmia che controlla un robot con il pensiero. Davvero.
Filmed:
Readability: 4.1
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Possiamo usare i nostri cervelli per controllare direttamente delle macchine -- senza un corpo che faccia da intermediario? Miguel Nicolelis parla di un esperimento sorprendente, in cui una scimmia negli Stati Uniti impara a controllare una scimmia avatar, e poi un robot in Giappone, col suo solo pensiero. La ricerca ha grandi implicazioni per le persone quadriplegiche -- e forse per tutti noi.
(Girato a TEDMED 2012.)
Miguel Nicolelis - Neuroscientist
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface. Full bio
Miguel Nicolelis explores the limits of the brain-machine interface. Full bio
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00:16
The kind of neuroscience that I do and my colleagues do
0
330
2851
Il tipo di neuroscienza che facciamo
io e i miei colleghi
io e i miei colleghi
00:19
is almost like the weatherman.
1
3181
2166
è come la meteorologia.
00:21
We are always chasing storms.
2
5347
3516
Siamo sempre a caccia di tempeste.
00:24
We want to see and measure storms -- brainstorms, that is.
3
8863
4883
Vogliamo vedere e misurare le tempeste --
le tempeste cerebrali.
le tempeste cerebrali.
00:29
And we all talk about brainstorms in our daily lives,
4
13746
2768
Tutti parliamo di tempeste di idee nelle nostre vite,
00:32
but we rarely see or listen to one.
5
16514
3450
ma è raro vederne o ascoltarne una.
00:35
So I always like to start these talks
6
19964
1634
Vorrei quindi iniziare questo talk
00:37
by actually introducing you to one of them.
7
21598
2982
presentandovene una.
00:40
Actually, the first time we recorded more than one neuron --
8
24580
3427
La prima volta in cui abbiamo registrato
più di un neurone --
più di un neurone --
00:43
a hundred brain cells simultaneously --
9
28007
2223
un centinaio di cellule cerebrali
allo stesso tempo --
allo stesso tempo --
00:46
we could measure the electrical sparks
10
30230
2469
misurando la scintilla elettrica
00:48
of a hundred cells in the same animal,
11
32699
2680
di un centinaio di cellule dello stesso animale,
00:51
this is the first image we got,
12
35379
1802
abbiamo ottenuto questa immagine,
00:53
the first 10 seconds of this recording.
13
37181
2315
i primi 10 secondi di questa registrazione.
00:55
So we got a little snippet of a thought,
14
39496
3351
Abbiamo ottenuto un piccolo frammento
di un pensiero
di un pensiero
00:58
and we could see it in front of us.
15
42847
2905
e potevamo vederlo davanti a noi.
01:01
I always tell the students
16
45752
1012
Dico sempre agli studenti
01:02
that we could also call neuroscientists some sort of astronomer,
17
46764
4106
che noi neuroscienziati potremmo anche definirci una sorta di astronomi,
01:06
because we are dealing with a system
18
50870
1626
perché abbiamo a che fare con un sistema
01:08
that is only comparable in terms of number of cells
19
52496
2917
che è comparabile, in termini di cellule, soltanto
01:11
to the number of galaxies that we have in the universe.
20
55413
2936
al numero di galassie nell'Universo.
01:14
And here we are, out of billions of neurons,
21
58349
3030
Dei miliardi di neuroni che abbiamo,
01:17
just recording, 10 years ago, a hundred.
22
61379
2818
ne abbiamo registrati un centinaio, 10 anni fa.
01:20
We are doing a thousand now.
23
64197
1583
Ora siamo arrivati ad un migliaio.
01:21
And we hope to understand something fundamental about our human nature.
24
65780
5400
Speriamo di capire qualcosa di fondamentale
sulla natura umana.
sulla natura umana.
01:27
Because, if you don't know yet,
25
71180
1932
Perché, se ancora non lo sapete,
01:29
everything that we use to define what human nature is comes from these storms,
26
73112
5250
tutto ciò che usiamo per definire la natura umana
deriva da queste tempeste,
deriva da queste tempeste,
01:34
comes from these storms that roll over the hills and valleys of our brains
27
78362
4651
che scorrazzano per le colline
e le valli dei nostri cervelli
e le valli dei nostri cervelli
01:38
and define our memories, our beliefs,
28
83013
3885
e definiscono i nostri ricordi, ciò in cui crediamo,
01:42
our feelings, our plans for the future.
29
86898
2700
i nostri sentimenti, i nostri progetti per il futuro.
01:45
Everything that we ever do,
30
89598
2398
Dietro a tutto ciò che facciamo,
01:47
everything that every human has ever done, do or will do,
31
91996
5067
tutto ciò che ogni umano ha mai fatto, fa o farà,
01:52
requires the toil of populations of neurons producing these kinds of storms.
32
97063
5434
ci sono popolazioni di neuroni
che producono questa sorta di tempeste.
che producono questa sorta di tempeste.
01:58
And the sound of a brainstorm, if you've never heard one,
33
102497
2483
Il suono di una tempesta cerebrale, se non l'avete
02:00
is somewhat like this.
34
104980
3349
mai sentito, somiglia un po' a questo.
02:04
You can put it louder if you can.
35
108329
3146
Si può anche alzare il volume se si riesce.
02:07
My son calls this "making popcorn while listening to a badly-tuned A.M. station."
36
111475
6403
Mio figlio lo chiama "fare i popcorn mentre si ascolta
una stazione radio AM mal sintonizzata."
una stazione radio AM mal sintonizzata."
02:13
This is a brain.
37
117878
1485
Questo è un cervello.
02:15
This is what happens when you route these electrical storms to a loudspeaker
38
119363
3434
Questo è ciò che succede quando si ascoltano
le tempeste elettriche con un altoparlante
le tempeste elettriche con un altoparlante
02:18
and you listen to a hundred brain cells firing,
39
122797
2866
e si ascoltano un centinaio
di cellule cerebrali accendersi;
di cellule cerebrali accendersi;
02:21
your brain will sound like this -- my brain, any brain.
40
125663
4622
il vostro cervello farà questo rumore --
il mio cervello, ogni cervello.
il mio cervello, ogni cervello.
02:26
And what we want to do as neuroscientists in this time
41
130285
3762
Come neuroscienziati, in questo momento vogliamo
02:29
is to actually listen to these symphonies, these brain symphonies,
42
134047
5350
ascoltare queste sinfonie cerebrali,
02:35
and try to extract from them the messages they carry.
43
139397
3400
e cercare di estrarre il messaggio che portano con sé.
02:38
In particular, about 12 years ago
44
142797
2851
In particolare, circa 12 anni fa
02:41
we created a preparation that we named brain-machine interfaces.
45
145648
3048
abbiamo creato un'interfaccia mente-macchina.
02:44
And you have a scheme here that describes how it works.
46
148696
2702
Questo è uno schema che descrive come funziona.
02:47
The idea is, let's have some sensors that listen to these storms, this electrical firing,
47
151398
5566
L'idea è: facciamo ascoltare ad alcuni sensori
queste tempeste, questa attività elettrica,
queste tempeste, questa attività elettrica,
02:52
and see if you can, in the same time that it takes
48
156964
3082
e vediamo se si può, nello stesso tempo in cui
02:55
for this storm to leave the brain and reach the legs or the arms of an animal --
49
160046
4969
questa tempesta lascia il cervello e raggiunge
le gambe o le braccia di un animale
le gambe o le braccia di un animale
03:00
about half a second --
50
165015
2864
-- circa mezzo secondo --
03:03
let's see if we can read these signals,
51
167879
2351
leggere questi segnali,
03:06
extract the motor messages that are embedded in it,
52
170230
3400
estrarre i messaggi motori
che veicolano,
che veicolano,
03:09
translate it into digital commands
53
173630
2272
tradurli in comandi digitali
03:11
and send it to an artificial device
54
175902
1886
e inviarli a un dispositivo artificiale
03:13
that will reproduce the voluntary motor wheel of that brain in real time.
55
177788
5893
che riprodurrà in tempo reale il moto volontario
di quel cervello.
di quel cervello.
03:19
And see if we can measure how well we can translate that message
56
183681
3848
Vediamo di misurare quanto bene riusciamo
a tradurre quel messaggio
a tradurre quel messaggio
03:23
when we compare to the way the body does that.
57
187529
3518
rispetto a come lo fa il corpo.
03:26
And if we can actually provide feedback,
58
191047
2866
Vediamo se possiamo produrre un feedback:
03:29
sensory signals that go back from this robotic, mechanical, computational actuator
59
193913
5734
questo attuatore robotico, meccanico e di calcolo
03:35
that is now under the control of the brain,
60
199647
2251
che è sotto il controllo del cervello,
03:37
back to the brain,
61
201898
1311
gli rimanda segnali sensoriali.
03:39
how the brain deals with that,
62
203209
2121
[Vediamo] come fa il cervello a gestire il fatto di
03:41
of receiving messages from an artificial piece of machinery.
63
205330
4901
ricevere messaggi da una macchina artificiale.
03:46
And that's exactly what we did 10 years ago.
64
210231
2321
È ciò che abbiamo fatto 10 anni fa.
03:48
We started with a superstar monkey called Aurora
65
212552
2961
Abbiamo iniziato con una scimmia,
di nome Aurora,
di nome Aurora,
03:51
that became one of the superstars of this field.
66
215513
2468
che è diventata una superstar del settore.
03:53
And Aurora liked to play video games.
67
217981
2299
Ad Aurora piacevano i video game.
03:56
As you can see here,
68
220280
1373
Come potete vedere qui,
03:57
she likes to use a joystick, like any one of us, any of our kids, to play this game.
69
221653
4944
le piace usare il joystick per giocare,
come a noi, ai nostri figli.
come a noi, ai nostri figli.
04:02
And as a good primate, she even tries to cheat before she gets the right answer.
70
226597
4671
E da buon primate, cerca anche di imbrogliare
prima di dare la risposta giusta.
prima di dare la risposta giusta.
04:07
So even before a target appears that she's supposed to cross
71
231268
4283
Prima che appaia un bersaglio
che lei deve intercettare
che lei deve intercettare
04:11
with the cursor that she's controlling with this joystick,
72
235551
2850
con il cursore che controlla con il joystick,
04:14
Aurora is trying to find the target, no matter where it is.
73
238401
3951
Aurora cerca di trovare il bersaglio,
non importa dove sia.
non importa dove sia.
04:18
And if she's doing that,
74
242352
1469
E se lo fa,
04:19
because every time she crosses that target with the little cursor,
75
243821
3314
è perché ogni volta che intercetta un bersaglio
con il piccolo cursore,
con il piccolo cursore,
04:23
she gets a drop of Brazilian orange juice.
76
247135
2950
ottiene un sorso di succo d'arancia brasiliano.
04:25
And I can tell you, any monkey will do anything for you
77
250085
2950
Vi assicuro: qualsiasi scimmia farebbe
qualsiasi cosa per voi
qualsiasi cosa per voi
04:28
if you get a little drop of Brazilian orange juice.
78
253035
3100
per un sorso di succo d'arancia brasiliano.
04:32
Actually any primate will do that.
79
256135
2731
A dire il vero, ogni primate lo farebbe.
04:34
Think about that.
80
258866
1334
Pensateci.
04:36
Well, while Aurora was playing this game, as you saw,
81
260200
3400
Mentre Aurora giocava, come avete visto,
04:39
and doing a thousand trials a day
82
263600
2435
e faceva un migliaio di tentativi al giorno
04:41
and getting 97 percent correct and 350 milliliters of orange juice,
83
266035
3883
vincendo nel 97% dei casi e ottenendo 350 millilitri
di succo d'arancia,
di succo d'arancia,
04:45
we are recording the brainstorms that are produced in her head
84
269918
3399
noi registravamo le tempeste cerebrali
prodotte nella sua testa
prodotte nella sua testa
04:49
and sending them to a robotic arm
85
273317
1647
e le inviavamo a un braccio robotico
04:50
that was learning to reproduce the movements that Aurora was making.
86
274964
3871
che imparava a riprodurre i movimenti
che Aurora stava facendo.
che Aurora stava facendo.
04:54
Because the idea was to actually turn on this brain-machine interface
87
278835
3783
L'idea era di accendere questa
interfaccia neurale
interfaccia neurale
04:58
and have Aurora play the game just by thinking,
88
282618
4700
e far giocare Aurora con il solo pensiero,
05:03
without interference of her body.
89
287318
2617
senza che il suo corpo si intromettesse.
05:05
Her brainstorms would control an arm
90
289935
2916
Le sue tempeste cerebrali
avrebbero controllato un braccio
avrebbero controllato un braccio
05:08
that would move the cursor and cross the target.
91
292851
2709
per muovere il cursore e intercettare il bersaglio.
05:11
And to our shock, that's exactly what Aurora did.
92
295560
3191
E, con nostra sorpresa,
questo è esattamente ciò che Aurora ha fatto.
questo è esattamente ciò che Aurora ha fatto.
05:14
She played the game without moving her body.
93
298751
4200
Ha giocato senza muovere il suo corpo.
05:18
So every trajectory that you see of the cursor now,
94
302951
2237
Ogni traiettoria del cursore che potete vedere ora,
05:21
this is the exact first moment she got that.
95
305188
3212
corrisponde all'esatto momento in cui lo ha fatto lei.
05:24
That's the exact first moment
96
308400
1784
È il momento in cui
05:26
a brain intention was liberated from the physical domains of a body of a primate
97
310184
6767
l'intenzione di un cervello è stata liberata dal
vincolo fisico del corpo di un primate
vincolo fisico del corpo di un primate
05:32
and could act outside, in that outside world,
98
316951
3700
e ha potuto agire all'esterno,
nel mondo esterno,
nel mondo esterno,
05:36
just by controlling an artificial device.
99
320651
2966
solo controllando un dispositivo artificiale.
05:39
And Aurora kept playing the game, kept finding the little target
100
323617
4917
Aurora ha continuato a giocare,
a trovare il piccolo obiettivo
a trovare il piccolo obiettivo
05:44
and getting the orange juice that she wanted to get, that she craved for.
101
328534
3917
e a ottenere il succo di arancia per cui andava matta.
05:48
Well, she did that because she, at that time, had acquired a new arm.
102
332451
6701
Lo faceva perché aveva acquisito un nuovo braccio.
05:55
The robotic arm that you see moving here 30 days later,
103
339152
2963
Il braccio robotico che vedete muoversi,
30 giorni dopo,
30 giorni dopo,
05:58
after the first video that I showed to you,
104
342115
2686
dopo il video che vi ho mostrato prima,
06:00
is under the control of Aurora's brain
105
344801
2650
è sotto il controllo del cervello di Aurora
06:03
and is moving the cursor to get to the target.
106
347451
3168
che sta muovendo il cursore per colpire l'obiettivo.
06:06
And Aurora now knows that she can play the game with this robotic arm,
107
350619
3899
Aurora sa che ora può giocare
con il suo braccio robotico,
con il suo braccio robotico,
06:10
but she has not lost the ability to use her biological arms to do what she pleases.
108
354518
5716
ma non ha perso l'abilità di usare il suo
braccio biologico per fare ciò che vuole.
braccio biologico per fare ciò che vuole.
06:16
She can scratch her back, she can scratch one of us, she can play another game.
109
360234
4067
Può grattarsi la schiena, può grattare uno di noi,
può giocare a un altro gioco.
può giocare a un altro gioco.
06:20
By all purposes and means,
110
364301
1600
Sotto ogni profilo,
06:21
Aurora's brain has incorporated that artificial device
111
365901
4116
il cervello di Aurora ha incorporato
quel dispositivo artificiale
quel dispositivo artificiale
06:25
as an extension of her body.
112
370017
2750
come un'estensione del suo corpo.
06:28
The model of the self that Aurora had in her mind
113
372767
3533
Il modello di sé che Aurora aveva in mente
06:32
has been expanded to get one more arm.
114
376300
4084
è stato esteso fino ad includere un braccio in più.
06:36
Well, we did that 10 years ago.
115
380384
2350
Tutto questo comunque, risale a 10 anni fa.
06:38
Just fast forward 10 years.
116
382734
2833
Andiamo avanti di 10 anni.
06:41
Just last year we realized that you don't even need to have a robotic device.
117
385567
4983
L'anno scorso abbiamo capito che non c'è neanche
bisogno di un dispositivo robotico.
bisogno di un dispositivo robotico.
06:46
You can just build a computational body, an avatar, a monkey avatar.
118
390550
5484
Si può costruire un corpo al computer,
un avatar, una scimmia avatar.
un avatar, una scimmia avatar.
06:51
And you can actually use it for our monkeys to either interact with them,
119
396034
4250
E lo si può usare per interagire con le nostre scimmie,
06:56
or you can train them to assume in a virtual world
120
400284
4439
o si possono addestrare le scimmie
ad assumere nel mondo virtuale
ad assumere nel mondo virtuale
07:00
the first-person perspective of that avatar
121
404723
3044
la prospettiva personale di quell'avatar
07:03
and use her brain activity to control the movements of the avatar's arms or legs.
122
407767
5651
e usare la loro attività cerebrale per controllare
i movimenti degli arti dell'avatar.
i movimenti degli arti dell'avatar.
07:09
And what we did basically was to train the animals
123
413418
2766
Abbiamo addestrato gli animali
07:12
to learn how to control these avatars
124
416184
3050
a controllare questi avatar
07:15
and explore objects that appear in the virtual world.
125
419234
3899
e a esplorare gli oggetti del mondo virtuale.
07:19
And these objects are visually identical,
126
423133
2301
Questi oggetti sono visivamente identici,
07:21
but when the avatar crosses the surface of these objects,
127
425434
3883
ma quando l'avatar attraversa
la superficie di questi oggetti
la superficie di questi oggetti
07:25
they send an electrical message that is proportional to the microtactile texture of the object
128
429317
6400
essi inviano un messaggio elettrico che è
proporzionale alla consistenza dell'oggetto
proporzionale alla consistenza dell'oggetto
07:31
that goes back directly to the monkey's brain,
129
435717
4016
che ritorna direttamente
al cervello della scimmia,
al cervello della scimmia,
07:35
informing the brain what it is the avatar is touching.
130
439733
5052
comunicando al cervello cosa l'avatar sta toccando.
07:40
And in just four weeks, the brain learns to process this new sensation
131
444785
4765
In sole 4 settimane, il cervello impara a
gestire questa sensazione
gestire questa sensazione
07:45
and acquires a new sensory pathway -- like a new sense.
132
449550
6434
e acquisisce una nuova via sensoriale --
una specie di nuovo senso.
una specie di nuovo senso.
07:51
And you truly liberate the brain now
133
455984
2416
E così liberi davvero il cervello
07:54
because you are allowing the brain to send motor commands to move this avatar.
134
458400
4384
perché gli permetti di inviare comandi
motori per muovere l'avatar.
motori per muovere l'avatar.
07:58
And the feedback that comes from the avatar is being processed directly by the brain
135
462784
5000
Il feedback che deriva dall'avatar
è gestito dal cervello
è gestito dal cervello
08:03
without the interference of the skin.
136
467784
2433
senza l'interferenza della pelle.
08:06
So what you see here is this is the design of the task.
137
470217
2534
Quello che vedete è il progetto del lavoro.
08:08
You're going to see an animal basically touching these three targets.
138
472751
4250
Vedrete un animale toccare questi tre obiettivi.
08:12
And he has to select one because only one carries the reward,
139
477001
4349
Ne deve scegliere uno, perché solo uno
gli darà il premio,
gli darà il premio,
08:17
the orange juice that they want to get.
140
481350
1867
il succo di arancia desiderato.
08:19
And he has to select it by touch using a virtual arm, an arm that doesn't exist.
141
483217
5633
Deve selezionarlo toccandolo con
un braccio virtuale, un braccio che non esiste.
un braccio virtuale, un braccio che non esiste.
08:24
And that's exactly what they do.
142
488850
2000
E questo è esattamente ciò che fanno.
08:26
This is a complete liberation of the brain
143
490850
3435
È una completa liberazione del cervello
08:30
from the physical constraints of the body and the motor in a perceptual task.
144
494285
4282
dai vincoli fisici del corpo
durante un compito percettivo.
durante un compito percettivo.
08:34
The animal is controlling the avatar to touch the targets.
145
498567
4167
L'animale controlla l'avatar
che tocca l'obiettivo.
che tocca l'obiettivo.
08:38
And he's sensing the texture by receiving an electrical message directly in the brain.
146
502734
5651
Percepisce la consistenza ricevendo
un messaggio elettrico al cervello.
un messaggio elettrico al cervello.
08:44
And the brain is deciding what is the texture associated with the reward.
147
508385
3883
Il cervello decide qual è la consistenza
associata al premio.
associata al premio.
08:48
The legends that you see in the movie don't appear for the monkey.
148
512268
3832
Le legende che vedete nel video
non appaiono alla scimmia.
non appaiono alla scimmia.
08:52
And by the way, they don't read English anyway,
149
516100
2484
E comunque loro non leggerebbero l'inglese,
08:54
so they are here just for you to know that the correct target is shifting position.
150
518584
5216
quindi servono solo a voi per sapere
che l'obiettivo corretto si sta spostando.
che l'obiettivo corretto si sta spostando.
08:59
And yet, they can find them by tactile discrimination,
151
523800
3934
Ma loro riescono a trovarlo attraverso
le differenze tattili,
le differenze tattili,
09:03
and they can press it and select it.
152
527734
3217
e possono premere e selezionarlo.
09:06
So when we look at the brains of these animals,
153
530951
2682
Se guardiamo i cervelli di questi animali,
09:09
on the top panel you see the alignment of 125 cells
154
533633
3667
nella figura in alto vediamo
l'allineamento di 125 cellule;
l'allineamento di 125 cellule;
09:13
showing what happens with the brain activity, the electrical storms,
155
537300
4201
vediamo cosa succede all'attività cerebrale,
alle tempeste elettriche,
alle tempeste elettriche,
09:17
of this sample of neurons in the brain
156
541501
2067
di questo campione di neuroni del cervello
09:19
when the animal is using a joystick.
157
543568
2116
quando l'animale sta usando un joystick.
09:21
And that's a picture that every neurophysiologist knows.
158
545684
2600
Questa è una figura che tutti
i neurofisiologi conoscono.
i neurofisiologi conoscono.
09:24
The basic alignment shows that these cells are coding for all possible directions.
159
548284
5183
L'allineamento di base mostra che queste cellule
stanno codificando per tutte le direzioni possibili.
stanno codificando per tutte le direzioni possibili.
09:29
The bottom picture is what happens when the body stops moving
160
553467
5683
La figura in basso mostra cosa succede quando
il corpo smette di muoversi
il corpo smette di muoversi
09:35
and the animal starts controlling either a robotic device or a computational avatar.
161
559150
6134
e l'animale inizia a controllare o un dispositivo
robotico o un avatar computazionale.
robotico o un avatar computazionale.
09:41
As fast as we can reset our computers,
162
565284
3066
Nel tempo in cui riavviamo i nostri computer,
09:44
the brain activity shifts to start representing this new tool,
163
568350
5818
l'attività del cervello cambia per inziare
a rappresentare questo nuovo strumento,
a rappresentare questo nuovo strumento,
09:50
as if this too was a part of that primate's body.
164
574168
5250
come se fosse
una parte del corpo del primate.
una parte del corpo del primate.
09:55
The brain is assimilating that too, as fast as we can measure.
165
579418
4715
Anche il cervello lo sta assimilando, tanto velocemente quanto noi riusciamo a misurarlo.
10:00
So that suggests to us that our sense of self
166
584133
3618
Questo ci suggerisce che
il nostro senso del sé
il nostro senso del sé
10:03
does not end at the last layer of the epithelium of our bodies,
167
587751
4150
non finisce all'ultimo strato
di epitelio dei nostri corpi,
di epitelio dei nostri corpi,
10:07
but it ends at the last layer of electrons of the tools that we're commanding with our brains.
168
591901
5718
ma all'ultimo livello di elettroni dello strumento
che stiamo comandando con i nostri cervelli.
che stiamo comandando con i nostri cervelli.
10:13
Our violins, our cars, our bicycles, our soccer balls, our clothing --
169
597619
4764
I nostri violini, auto, biciclette,
palloni da calcio, vestiti --
palloni da calcio, vestiti --
10:18
they all become assimilated by this voracious, amazing, dynamic system called the brain.
170
602383
6851
vengono assimilati da questo sistema vorace,
sorprendente e dinamico chiamato cervello.
sorprendente e dinamico chiamato cervello.
10:25
How far can we take it?
171
609234
1699
Quanto in là possiamo spingerci?
10:26
Well, in an experiment that we ran a few years ago, we took this to the limit.
172
610933
4218
In un esperimento di qualche anno fa,
lo abbiamo portato al limite.
lo abbiamo portato al limite.
10:31
We had an animal running on a treadmill
173
615151
2482
Un animale correva su un tapis roulant
10:33
at Duke University on the East Coast of the United States,
174
617633
2267
alla Duke University, costa est degli USA,
10:35
producing the brainstorms necessary to move.
175
619900
2700
producendo le tempeste cerebrali
utili per muoversi.
utili per muoversi.
10:38
And we had a robotic device, a humanoid robot,
176
622600
4091
C'era un dispositivo robotico, un androide,
10:42
in Kyoto, Japan at ATR Laboratories
177
626691
2394
a Kyoto, Giappone, ai laboratori ATR
10:44
that was dreaming its entire life to be controlled by a brain,
178
629085
6094
che sognava di essere controllato
da un cervello,
da un cervello,
10:51
a human brain, or a primate brain.
179
635179
3273
umano o di un primate.
10:54
What happens here is that the brain activity that generated the movements in the monkey
180
638452
4598
In questo caso l'attività del cervello che
generava i movimenti della scimmia
generava i movimenti della scimmia
10:58
was transmitted to Japan and made this robot walk
181
643050
3467
veniva trasmessa in Giappone
e faceva camminare questo robot
e faceva camminare questo robot
11:02
while footage of this walking was sent back to Duke,
182
646517
4067
e il filmato della camminata
veniva inviato alla Duke
veniva inviato alla Duke
11:06
so that the monkey could see the legs of this robot walking in front of her.
183
650584
5233
in modo che la scimmia potesse vedere
le gambe del robot camminare davanti a lei.
le gambe del robot camminare davanti a lei.
11:11
So she could be rewarded, not by what her body was doing
184
655817
4067
Così poteva essere premiata, non per ciò
che il suo corpo stava facendo
che il suo corpo stava facendo
11:15
but for every correct step of the robot on the other side of the planet
185
659884
4961
ma per ogni passo corretto del robot
dall'altra parte del pianeta
dall'altra parte del pianeta
11:20
controlled by her brain activity.
186
664845
2609
controllato dalla sua attività cerebrale.
11:23
Funny thing, that round trip around the globe took 20 milliseconds less
187
667454
7118
È curioso che questo viaggio per il mondo
abbia impiegato 20 millisecondi in meno
abbia impiegato 20 millisecondi in meno
11:30
than it takes for that brainstorm to leave its head, the head of the monkey,
188
674572
4150
di quanto impieghi la tempesta cerebrale
a lasciare la testa della scimma
a lasciare la testa della scimma
11:34
and reach its own muscle.
189
678722
3870
e a raggiungere il suo muscolo.
11:38
The monkey was moving a robot that was six times bigger, across the planet.
190
682592
6030
La scimmia muoveva un robot 6 volte la sua stazza,
dall'altra parte del pianeta.
dall'altra parte del pianeta.
11:44
This is one of the experiments in which that robot was able to walk autonomously.
191
688622
6400
Questo è uno degli esperimenti in cui quel robot
è riuscito a camminare da solo.
è riuscito a camminare da solo.
11:50
This is CB1 fulfilling its dream in Japan
192
695022
5267
Questo è CB1 che realizza il suo sogno in Giappone,
11:56
under the control of the brain activity of a primate.
193
700289
3700
sotto il controllo del cervello di un primate.
11:59
So where are we taking all this?
194
703989
1989
Dove stiamo portando tutto questo?
12:01
What are we going to do with all this research,
195
705978
2343
Cosa facciamo di tutta questa ricerca,
12:04
besides studying the properties of this dynamic universe that we have between our ears?
196
708321
5668
oltre a studiare le proprietà di questo universo
dinamico che abbiamo tra le orecchie?
dinamico che abbiamo tra le orecchie?
12:09
Well the idea is to take all this knowledge and technology
197
713989
4833
L'idea è di prendere tutta
questa conoscenza e tecnologia
questa conoscenza e tecnologia
12:14
and try to restore one of the most severe neurological problems that we have in the world.
198
718822
5484
e cercare di risolvere uno dei problemi
neurologici più seri al mondo.
neurologici più seri al mondo.
12:20
Millions of people have lost the ability to translate these brainstorms
199
724306
4583
Milioni di persone hanno perso l'abilità
di tradurre queste tempeste cerebrali
di tradurre queste tempeste cerebrali
12:24
into action, into movement.
200
728889
2116
in azioni e movimenti.
12:26
Although their brains continue to produce those storms and code for movements,
201
731005
5234
Sebbene i loro cervelli continuino a produrre
queste tempeste e a codificarne i movimenti,
queste tempeste e a codificarne i movimenti,
12:32
they cannot cross a barrier that was created by a lesion on the spinal cord.
202
736239
5167
non possono attraversare la barriera creata
da una lesione al modollo spinale.
da una lesione al modollo spinale.
12:37
So our idea is to create a bypass,
203
741406
2450
La nostra idea è di oltrepassarla,
12:39
is to use these brain-machine interfaces to read these signals,
204
743856
4032
usare le interfacce neurali
per leggere questi segnali,
per leggere questi segnali,
12:43
larger-scale brainstorms that contain the desire to move again,
205
747888
4050
le tempeste cerebrali di più larga scala
che contengono il desiderio di muoversi di nuovo,
che contengono il desiderio di muoversi di nuovo,
12:47
bypass the lesion using computational microengineering
206
751938
3969
di scavalcare la lesione, con la
microingegneria computazionale
microingegneria computazionale
12:51
and send it to a new body, a whole body called an exoskeleton,
207
755907
7114
e inviare i segnali a un nuovo corpo,
un esoscheletro,
un esoscheletro,
12:58
a whole robotic suit that will become the new body of these patients.
208
763021
5567
un vestito robotico che diventerà
il nuovo corpo di questi pazienti.
il nuovo corpo di questi pazienti.
13:04
And you can see an image produced by this consortium.
209
768588
4126
Potete vedere un'immagine prodotta
da questo consorzio.
da questo consorzio.
13:08
This is a nonprofit consortium called the Walk Again Project
210
772714
4059
È un consorzio non profit chiamato
Walk Again Project
Walk Again Project
13:12
that is putting together scientists from Europe,
211
776773
2783
che sta mettendo insieme scienziati
dall'Europa,
dall'Europa,
13:15
from here in the United States, and in Brazil
212
779556
1865
dagli Stati Uniti e dal Brasile
13:17
together to work to actually get this new body built --
213
781421
4517
per lavorare alla costruzione
di questo nuovo corpo --
di questo nuovo corpo --
13:21
a body that we believe, through the same plastic mechanisms
214
785938
3334
un corpo che, crediamo, attraverso gli stessi
meccanismi plastici
meccanismi plastici
13:25
that allow Aurora and other monkeys to use these tools through a brain-machine interface
215
789272
5802
che permettono ad Aurora ed altre scimmie
di usare questi strumenti con un'interfaccia neurale,
di usare questi strumenti con un'interfaccia neurale,
13:30
and that allows us to incorporate the tools that we produce and use in our daily life.
216
795074
5630
e a noi di incorporare gli strumenti che
produciamo e usiamo nella nostra vita,
produciamo e usiamo nella nostra vita,
13:36
This same mechanism, we hope, will allow these patients,
217
800704
3684
speriamo che permettano a questi pazienti, attraverso gli stessi meccanismi,
13:40
not only to imagine again the movements that they want to make
218
804388
3768
non solo di immaginare i movimenti
che vogliono fare
che vogliono fare
13:44
and translate them into movements of this new body,
219
808156
3207
e tradurli in movimenti di questo nuovo corpo,
13:47
but for this body to be assimilated as the new body that the brain controls.
220
811363
6758
ma anche di assimilare questo nuovo corpo
come controllato dal cervello.
come controllato dal cervello.
13:54
So I was told about 10 years ago
221
818121
3851
10 anni fa mi è stato detto
13:57
that this would never happen, that this was close to impossible.
222
821972
5066
che questo non sarebbe mai successo,
che sarebbe stato quasi impossibile.
che sarebbe stato quasi impossibile.
14:02
And I can only tell you that as a scientist,
223
827038
2451
Posso dire che, come scienziato,
14:05
I grew up in southern Brazil in the mid-'60s
224
829489
2986
sono cresciuto in Brasile a metà degli anni '60
14:08
watching a few crazy guys telling [us] that they would go to the Moon.
225
832475
5048
guardando un gruppo di matti che ci prometteva di andare sulla Luna.
14:13
And I was five years old,
226
837523
1461
Avevo 5 anni,
14:14
and I never understood why NASA didn't hire Captain Kirk and Spock to do the job;
227
838984
4240
e non capivo perché la NASA non avesse assunto
per quel lavoro il capitano Kirk e Spock
per quel lavoro il capitano Kirk e Spock
14:19
after all, they were very proficient --
228
843224
2432
-- dopotutto, erano esperti --
14:21
but just seeing that as a kid
229
845656
3450
ma vederlo da bambino
14:25
made me believe, as my grandmother used to tell me,
230
849106
2985
mi ha fatto credere, come
mi diceva mia nonna,
mi diceva mia nonna,
14:27
that "impossible is just the possible
231
852091
1845
che "l'impossibile è solo il possibile
14:29
that someone has not put in enough effort to make it come true."
232
853936
3904
che qualcuno non si è sforzato
abbastanza di far diventare vero."
abbastanza di far diventare vero."
14:33
So they told me that it's impossible to make someone walk.
233
857840
3799
Mi è stato detto che è impossibile
far camminare qualcuno:
far camminare qualcuno:
14:37
I think I'm going to follow my grandmother's advice.
234
861639
3251
be', credo che seguirò il consiglio di mia nonna.
14:40
Thank you.
235
864890
1450
Grazie.
14:42
(Applause)
236
866340
8029
(Applausi)
ABOUT THE SPEAKER
Miguel Nicolelis - NeuroscientistMiguel 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.
Miguel Nicolelis | Speaker | TED.com