ABOUT THE SPEAKER
Sheila Nirenberg - Neuroscientist
Sheila Nirenberg studies how the brain encodes information -- possibly allowing us to decode it, and maybe develop prosthetic sensory devices.

Why you should listen

Sheila Nirenberg is a neuroscientist/professor at Weill Medical College of Cornell University, where she studies neural coding – that is, how the brain takes information from the outside world and encodes it in patterns of electrical activity. The idea is to be able to decode the activity, to look at a pattern of electrical pulses and know what an animal is seeing or thinking or feeling.  Recently, she’s been using this work to develop new kinds of prosthetic devices, particularly ones for treating blindness.


More profile about the speaker
Sheila Nirenberg | Speaker | TED.com
TEDMED 2011

Sheila Nirenberg: A prosthetic eye to treat blindness

Sheila Nirenberg: Prostetično oko za zdravljenje slepote

Filmed:
470,530 views

Na TEDMED-u Sheila Nirenberg predstavi drzen način vrnitve vida osebam z določenimi tipi slepote. Metoda zavzema povezavo na optični živec in pošiljanje signalov iz kamere neposredno v možgane.
- Neuroscientist
Sheila Nirenberg studies how the brain encodes information -- possibly allowing us to decode it, and maybe develop prosthetic sensory devices. Full bio

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

00:15
I studyštudija how the brainmožganov processesprocesov
0
0
2000
Pri svojem delu preučujem, kako možgani
00:17
informationinformacije. That is, how it takes
1
2000
2000
obdelujejo podatke oz. kako podatke
00:19
informationinformacije in from the outsidezunaj worldsvet, and
2
4000
2000
iz zunanjega sveta spremenijo
00:21
convertsPretvori it into patternsvzorce of electricalelektrični activitydejavnost,
3
6000
2000
v vzorce električne dejavnosti
00:23
and then how it usesuporabe those patternsvzorce
4
8000
2000
in kako nam preko teh vzorcev
00:25
to allowdovolite you to do things --
5
10000
2000
omogočajo, da vidimo,
00:27
to see, hearslišite, to reachdoseči for an objectpredmet.
6
12000
2000
slišimo ali sežemo po predmetu.
00:29
So I'm really a basicosnovno scientistznanstvenik, not
7
14000
2000
Moje preučevanje je zastavljeno osnovno,
00:31
a clinicianzdravnika, but in the last yearleto and a halfpol
8
16000
2000
ne klinično, a v zadnjem letu in pol
00:33
I've startedzačel to switchstikalo over, to use what
9
18000
2000
sem se preusmerila v uporabo
00:35
we'vesmo been learningučenje about these patternsvzorce
10
20000
2000
ugotovitev o teh vzorcih delovanja
00:37
of activitydejavnost to developrazviti prostheticprotetično devicesnaprave,
11
22000
3000
za razvoj prostetičnih naprav
00:40
and what I wanted to do todaydanes is showshow you
12
25000
2000
in danes bi vam rada predstavila
00:42
an exampleprimer of this.
13
27000
2000
primer take naprave.
00:44
It's really our first forayplenilec into this.
14
29000
2000
To je naš prvi tak podvig.
00:46
It's the developmentrazvoj of a prostheticprotetično devicenaprave
15
31000
2000
Gre za razvoj prostetične naprave
00:48
for treatingzdravljenje blindnessslepoto.
16
33000
2000
za zdravljenje slepote.
00:50
So let me startZačni in on that problemproblem.
17
35000
2000
Naj začnem s tem problemom.
00:52
There are 10 millionmilijonov people in the U.S.
18
37000
2000
V ZDA je 10 milijonov ljudi,
00:54
and manyveliko more worldwidepo vsem svetu who are blindslepi
19
39000
2000
po svetu pa še mnogo več, ki so slepi
00:56
or are facingsooča blindnessslepoto duedolžan to diseasesbolezni
20
41000
2000
ali pa se s slepoto soočajo zaradi
00:58
of the retinamrežnica, diseasesbolezni like
21
43000
2000
bolezni očesne mrežnice,
01:00
maculardegeneracija degenerationpege, and there's little
22
45000
2000
kot je degeneracija rumene pege,
01:02
that can be doneKončano for them.
23
47000
2000
a zanje ni veliko upanja.
01:04
There are some drugdroge treatmentszdravljenja, but
24
49000
2000
Obstajajo sicer zdravila, ki pa
01:06
they're only effectiveučinkovito on a smallmajhna fractionulomek
25
51000
2000
učinkujejo le na majhnem delu ljudi.
01:08
of the populationprebivalstvo. And so, for the vastogromno
26
53000
2000
Za veliko večino bolnikov je torej
01:10
majorityvečino of patientsbolnikov, theirnjihovi bestnajboljši hopeupanje for
27
55000
2000
največ upanja za obnovo vida
01:12
regainingponovno sightpogled is throughskozi prostheticprotetično devicesnaprave.
28
57000
2000
prav v prostetičnih napravah.
01:14
The problemproblem is that currenttok prostheticsprotetika
29
59000
2000
Težava pa je, da trenutno obstoječe
01:16
don't work very well. They're still very
30
61000
2000
protetične naprave niso zelo učinkovite.
01:18
limitedomejeno in the visionvizijo that they can providezagotoviti.
31
63000
2000
Podobe, ki jih omogočajo, so še vedno zelo omejene.
01:20
And so, you know, for exampleprimer, with these
32
65000
2000
Preko takih naprav lahko
01:22
devicesnaprave, patientsbolnikov can see simplepreprosto things
33
67000
2000
bolniki vidijo preproste stvari, kot so
01:24
like brightsvetlo lightsluči and highvisoko contrastkontrast edgesrobovi,
34
69000
2000
močna svetloba ali visoki kontrasti,
01:26
not very much more, so nothing closeblizu
35
71000
2000
a ne veliko več, zato ne omogočajo
01:28
to normalnormalno visionvizijo has been possiblemogoče.
36
73000
3000
primerljivosti z normalnim vidom.
01:31
So what I'm going to tell you about todaydanes
37
76000
2000
Danes vam bom pripovedovala o napravi,
01:33
is a devicenaprave that we'vesmo been workingdelo on
38
78000
2000
ki jo razvijamo in za katero menim,
01:35
that I think has the potentialpotencial to make
39
80000
2000
da lahko predstavlja napredek
01:37
a differenceRazlika, to be much more effectiveučinkovito,
40
82000
2000
in je precej bolj učinkovita,
01:39
and what I wanted to do is showshow you
41
84000
2000
zato bi vam rada pokazala, kako deluje.
01:41
how it worksdela. Okay, so let me back up a
42
86000
2000
Za začetek pa naj pokažem,
01:43
little bitbit and showshow you how a normalnormalno retinamrežnica
43
88000
2000
kako deluje zdrava očesna mrežnica,
01:45
worksdela first so you can see the problemproblem
44
90000
2000
da boste videli težavo,
01:47
that we were tryingposkušam to solverešiti.
45
92000
2000
ki jo poskušamo rešiti.
01:49
Here you have a retinamrežnica.
46
94000
2000
V sredini je očesna mrežnica.
01:51
So you have an imagesliko, a retinamrežnica, and a brainmožganov.
47
96000
2000
Imamo sliko, mrežnico in možgane.
01:53
So when you look at something, like this imagesliko
48
98000
2000
Ko nekaj vidite, v tem primeru sliko
01:55
of this baby'sotroka faceobraz, it goesgre into your eyeoči
49
100000
2000
otroškega obraza, se podoba projicira
01:57
and it landszemljišča on your retinamrežnica, on the front-endFront-End
50
102000
2000
na vaši mrežnici, na prvi vrsti celic
01:59
cellscelice here, the photoreceptorsfotoreceptorji.
51
104000
2000
oz. fotoreceptorjih.
02:01
Then what happensse zgodi is the retinalmrežnične circuitryvezje,
52
106000
2000
Nato živčno vezje na mrežnici
02:03
the middlesredi partdel, goesgre to work on it,
53
108000
2000
oz. srednji del to podobo obdela,
02:05
and what it does is it performsopravlja operationsoperacije
54
110000
2000
z njo upravlja
02:07
on it, it extractsizvlečki informationinformacije from it, and it
55
112000
2000
in iz nje zbere podatke,
02:09
convertsPretvori that informationinformacije into a codeKoda.
56
114000
2000
ki jih spremeni v kodo.
02:11
And the codeKoda is in the formobrazec of these patternsvzorce
57
116000
2000
Koda se v obliki vzorcev
02:13
of electricalelektrični pulsesstročnice that get sentposlano
58
118000
2000
električnih signalov prenese v možgane,
02:15
up to the brainmožganov, and so the keyključ thing is
59
120000
2000
ključnega pomena je torej,
02:17
that the imagesliko ultimatelykončno getsdobi convertedPretvori
60
122000
2000
da se podoba pretvori v kodo.
02:19
into a codeKoda. And when I say codeKoda,
61
124000
2000
Izraz kodo v tem primeru
02:21
I do literallydobesedno mean codeKoda.
62
126000
2000
pomeni dobesedno to.
02:23
Like this patternvzorec of pulsesstročnice here actuallydejansko meanssredstva "baby'sotroka faceobraz,"
63
128000
3000
Ta vzorec signalov pomeni "otroški obraz"
02:26
and so when the brainmožganov getsdobi this patternvzorec
64
131000
2000
in ko ga možgani sprejmejo,
02:28
of pulsesstročnice, it knowsve that what was out there
65
133000
2000
izvejo, da smo videli
02:30
was a baby'sotroka faceobraz, and if it
66
135000
2000
otroški obraz
02:32
got a differentdrugačen patternvzorec it would know
67
137000
2000
in bi ob drugačnem vzorcu izvedeli,
02:34
that what was out there was, say, a dogpes,
68
139000
2000
da smo videli, na primer, psa,
02:36
or anotherdrugo patternvzorec would be a househiša.
69
141000
2000
ob spet drugačnem pa morda hišo.
02:38
AnywayKakorkoli že, you get the ideaideja.
70
143000
2000
Razumete, kaj želim povedati.
02:40
And, of courseseveda, in realresnično life, it's all dynamicdinamično,
71
145000
2000
V resničnem življenju je seveda vse gibljivo
02:42
meaningpomen that it's changingzamenjati all the time,
72
147000
2000
in se stalno spreminja,
02:44
so the patternsvzorce of pulsesstročnice are changingzamenjati
73
149000
2000
zato se tudi vzorci signalov nenehno spreminjajo
02:46
all the time because the worldsvet you're
74
151000
2000
hkrati s svetom, ki ga gledamo
02:48
looking at is changingzamenjati all the time too.
75
153000
3000
in ki se prav tako stalno spreminja.
02:51
So, you know, it's sortRazvrsti of a complicatedzapleteno
76
156000
2000
Gre torej za zapleteno stvar.
02:53
thing. You have these patternsvzorce of pulsesstročnice
77
158000
2000
Ti vzorci signalov iz vaših oči
02:55
comingprihajajo out of your eyeoči everyvsak millisecondmilisekund
78
160000
2000
vsako milisekundo sporočajo
02:57
tellingpovedal your brainmožganov what it is that you're seeingvidenje.
79
162000
2000
vašim možganom, kaj vidite.
02:59
So what happensse zgodi when a personoseba
80
164000
2000
Kaj pa se zgodi, ko oseba zboli za
03:01
getsdobi a retinalmrežnične degenerativedegenerativne diseasebolezen like
81
166000
2000
degenerativno boleznijo,
03:03
maculardegeneracija degenerationpege? What happensse zgodi is
82
168000
2000
kot je degeneracija rumene pege?
03:05
is that, the front-endFront-End cellscelice dieumreti,
83
170000
2000
V tem primeru celice v ospredju
03:07
the photoreceptorsfotoreceptorji dieumreti, and over time,
84
172000
2000
oz. fotoreceptorji odmrejo
03:09
all the cellscelice and the circuitsvezja that are
85
174000
2000
in sčasoma odmrejo tudi vse celice
03:11
connectedpovezan to them, they dieumreti too.
86
176000
2000
in vezja, ki so z njimi povezana.
03:13
UntilDo the only things that you have left
87
178000
2000
Na koncu ostanejo le še te celice,
03:15
are these cellscelice here, the outputizhod cellscelice,
88
180000
2000
izhodne celice, ki pošiljajo
03:17
the onestiste that sendpošlji the signalssignale to the brainmožganov,
89
182000
2000
signale možganom,
03:19
but because of all that degenerationpege
90
184000
2000
a zaradi neaktivnih celic pred njimi
03:21
they aren'tne sendingpošiljanje any signalssignale anymoreveč.
91
186000
2000
ni več niti signalov.
03:23
They aren'tne gettingpridobivanje any inputvnos, so
92
188000
2000
Ker ničesar ne sprejemajo,
03:25
the person'sosebe brainmožganov no longerdlje getsdobi
93
190000
2000
tudi možgani ne prejmejo
03:27
any visualvizualno informationinformacije --
94
192000
2000
nobenih vizualnih podatkov,
03:29
that is, he or she is blindslepi.
95
194000
3000
kar povzroči slepoto.
03:32
So, a solutionrešitev to the problemproblem, then,
96
197000
2000
Rešitev tega problema bi torej bil
03:34
would be to buildzgraditi a devicenaprave that could mimicposnema
97
199000
2000
razvoj naprave, ki bi posnemala
03:36
the actionsdejavnosti of that front-endFront-End circuitryvezje
98
201000
2000
dejanja živčnih vezij v ospredju
03:38
and sendpošlji signalssignale to the retina'sna mrežnici outputizhod cellscelice,
99
203000
2000
in pošiljala signale izhodnim celicam mrežnice,
03:40
and they can go back to doing theirnjihovi
100
205000
2000
ki bi lahko nadaljevale z običajnim
03:42
normalnormalno jobdelo of sendingpošiljanje signalssignale to the brainmožganov.
101
207000
2000
pošiljanjem signalov možganom.
03:44
So this is what we'vesmo been workingdelo on,
102
209000
2000
S tem smo se torej ukvarjali
03:46
and this is what our prostheticprotetično does.
103
211000
2000
in tako deluje naša prostetična naprava.
03:48
So it consistsvsebuje of two partsdeli, what we call
104
213000
2000
Sestavljena je iz dveh delov, ki jim pravimo
03:50
an encoderkodirnik and a transducerpretvornik.
105
215000
2000
kodirnik in pretvornik.
03:52
And so the encoderkodirnik does just
106
217000
2000
Naloga kodirnika je torej, kot rečeno,
03:54
what I was sayinggovoriti: it mimicsposnema the actionsdejavnosti
107
219000
2000
posnemanje dejavnosti sprednjih
03:56
of the front-endFront-End circuitryvezje -- so it takes imagesslike
108
221000
2000
vezij mrežnice -- sprejemanje podob
03:58
in and convertsPretvori them into the retina'sna mrežnici codeKoda.
109
223000
2000
in njihovo pretvarjanje v kodo na mrežnici.
04:00
And then the transducerpretvornik then makesnaredi the
110
225000
2000
Pretvornik nato omogoči
04:02
outputizhod cellscelice sendpošlji the codeKoda on up
111
227000
2000
izhodnim celicam,
04:04
to the brainmožganov, and the resultrezultat is
112
229000
2000
da pošljejo kodo v možgane,
04:06
a retinalmrežnične prostheticprotetično that can produceproizvajajo
113
231000
3000
rezultat tega je torej prostetična mrežnica,
04:09
normalnormalno retinalmrežnične outputizhod.
114
234000
2000
ki lahko izvede običajen prenos podatkov na mrežnici.
04:11
So a completelypopolnoma blindslepi retinamrežnica,
115
236000
2000
To omogoči tudi popolnoma slepi mrežnici,
04:13
even one with no front-endFront-End circuitryvezje at all,
116
238000
2000
celo taki brez sprednjih vezij,
04:15
no photoreceptorsfotoreceptorji,
117
240000
2000
brez fotoreceptorjev,
04:17
can now sendpošlji out normalnormalno signalssignale,
118
242000
2000
da v možgane pošlje normalne signale,
04:19
signalssignale that the brainmožganov can understandrazumeti.
119
244000
3000
ki jih lahko možgani razumejo.
04:22
So no other devicenaprave has been ablesposoben
120
247000
2000
Nobena druga naprava
04:24
to do this.
121
249000
2000
še ni tega omogočala.
04:26
Okay, so I just want to take
122
251000
2000
Rada bi povedala še
04:28
a sentencestavek or two to say something about
123
253000
2000
stavek ali dva
04:30
the encoderkodirnik and what it's doing, because
124
255000
2000
o kodirniku in njegovem delu,
04:32
it's really the keyključ partdel and it's
125
257000
2000
saj gre za ključen del,
04:34
sortRazvrsti of interestingzanimivo and kindvrste of coolkul.
126
259000
2000
ki je zanimiv in na nek način kul.
04:36
I'm not sure "coolkul" is really the right wordbeseda, but
127
261000
2000
Morda "kul" ni ravno prava beseda,
04:38
you know what I mean.
128
263000
2000
a vseeno razumete, kaj želim povedati.
04:40
So what it's doing is, it's replacingzamenjati
129
265000
2000
Naloga kodirnika je torej, da nadomesti
04:42
the retinalmrežnične circuitryvezje, really the gutsčrevesje of
130
267000
2000
bistvo živčnih vezij na mrežnici
04:44
the retinalmrežnične circuitryvezje, with a setnastavite of equationsenačbe,
131
269000
2000
z vrsto enačb,
04:46
a setnastavite of equationsenačbe that we can implementimplementirati
132
271000
2000
ki jih lahko vnesemo na čip.
04:48
on a chipčip. So it's just mathmatematika.
133
273000
2000
Gre torej za čisto matematiko.
04:50
In other wordsbesede, we're not literallydobesedno replacingzamenjati
134
275000
3000
Z drugimi besedami, ne gre dobesedno za
04:53
the componentskomponente of the retinamrežnica.
135
278000
2000
nadomeščanje sestavnih delov mrežnice.
04:55
It's not like we're makingizdelavo a little mini-devicemini naprava
136
280000
2000
Ne razvijamo majčkene napravice
04:57
for eachvsak of the differentdrugačen cellcelica typesvrste.
137
282000
2000
za vsako od različnih tipov celic.
04:59
We'veSmo just abstractedodvzete what the
138
284000
2000
Le povzeli smo način,
05:01
retina'sna mrežnici doing with a setnastavite of equationsenačbe.
139
286000
2000
kako mrežnica upravlja vrsto enačb.
05:03
And so, in a way, the equationsenačbe are servingslužijo
140
288000
2000
Na nek način te enačbe predstavljajo
05:05
as sortRazvrsti of a codebookkodirne knjige. An imagesliko comesprihaja in,
141
290000
2000
neke vrste kodirno knjigo.
05:07
goesgre throughskozi the setnastavite of equationsenačbe,
142
292000
3000
Ko podoba vstopi, gre preko vrste enačb,
05:10
and out comesprihaja streamstokove of electricalelektrični pulsesstročnice,
143
295000
2000
njen izid pa so tokovi električnih signalov,
05:12
just like a normalnormalno retinamrežnica would produceproizvajajo.
144
297000
4000
taki, kot bi nastali na zdravi mrežnici.
05:16
Now let me put my moneydenar
145
301000
2000
Naj zdaj preidem od besed k dejanjem
05:18
where my mouthusta is and showshow you that
146
303000
2000
in vam pokažem,
05:20
we can actuallydejansko produceproizvajajo normalnormalno outputizhod,
147
305000
2000
da lahko dejansko ustvarimo običajen podatek
05:22
and what the implicationsposledice of this are.
148
307000
2000
in kako lahko to uporabimo.
05:24
Here are threetri setssklopov of
149
309000
2000
Tu imamo tri različne vzorce signalov.
05:26
firingstreljanje patternsvzorce. The topna vrh one is from
150
311000
2000
Zgornji predstavlja signale pri zdravi živali,
05:28
a normalnormalno animalživali, the middlesredi one is from
151
313000
2000
srednji signale pri slepi, ki jo zdravimo
05:30
a blindslepi animalživali that's been treatedzdravljeni with
152
315000
2000
z našo napravo s kodirnikom in pretvornikom,
05:32
this encoder-transducerkodirnik-pretvornik devicenaprave, and the
153
317000
2000
spodnja pa predstavlja
05:34
bottomspodaj one is from a blindslepi animalživali treatedzdravljeni
154
319000
2000
signale pri slepi živali, ki jo zdravimo
05:36
with a standardstandard prostheticprotetično.
155
321000
2000
z običajno prostetično napravo.
05:38
So the bottomspodaj one is the state-of-the-artnajsodobnejše
156
323000
2000
Gre za najsodobnejšo prostetično
05:40
devicenaprave that's out there right now, whichki is
157
325000
2000
napravo, ki je trenutno na voljo,
05:42
basicallyv bistvu madeizdelane up of lightsvetloba detectorsdetektorji,
158
327000
2000
in ki jo sestavljajo detektorji svetlobe,
05:44
but no encoderkodirnik. So what we did was we
159
329000
2000
ne pa tudi kodirnik.
05:46
presentedpredstavljeno moviesfilmov of everydayvsak dan things --
160
331000
2000
Predvajali smo posnetke vsakdanjih stvari --
05:48
people, babiesdojenčki, parkparkirati benchesklopi,
161
333000
2000
ljudi, otrok, klopi v parku --
05:50
you know, regularredno things happeningdogaja -- and
162
335000
2000
stvari okoli nas
05:52
we recordedzabeležili the responsesodgovor from the retinasretinas
163
337000
2000
in beležili odzive mrežnic
05:54
of these threetri groupsskupine of animalsživali.
164
339000
2000
teh treh skupin živali.
05:56
Now just to orientOrient you, eachvsak boxškatla is showingprikazovanje
165
341000
2000
Za boljšo predstavo, vsak okvir prikazuje
05:58
the firingstreljanje patternsvzorce of severalveč cellscelice,
166
343000
2000
vzorce signalov večih celic
06:00
and just as in the previousprejšnji slidesdiapozitivi,
167
345000
2000
in tako kot ste videli prej,
06:02
eachvsak rowvrstico is a differentdrugačen cellcelica,
168
347000
2000
vsaka vrsta predstavlja drugačne celice,
06:04
and I just madeizdelane the pulsesstročnice a little bitbit smallermanjši
169
349000
2000
signali pa so nekoliko skrajšani in zoženi,
06:06
and thinnertanjša so I could showshow you
170
351000
3000
da lahko prikažem
06:09
a long stretchstretch of datapodatkov.
171
354000
2000
širši obseg podatkov.
06:11
So as you can see, the firingstreljanje patternsvzorce
172
356000
2000
Kot vidite, vzorci signalov pri
06:13
from the blindslepi animalživali treatedzdravljeni with
173
358000
2000
slepi živali, ki jo zdravimo s sistemom
06:15
the encoder-transducerkodirnik-pretvornik really do very
174
360000
2000
kodirnika in pretvornika,
06:17
closelytesno matchtekmo the normalnormalno firingstreljanje patternsvzorce --
175
362000
2000
so zelo podobni običajnim vzorcem --
06:19
and it's not perfectpopolno, but it's prettylepa good --
176
364000
2000
niso identični, a je podobnost velika --
06:21
and the blindslepi animalživali treatedzdravljeni with
177
366000
2000
medtem ko se signali pri živali,
06:23
the standardstandard prostheticprotetično,
178
368000
2000
zdravljeni z običajnimi prostetiki,
06:25
the responsesodgovor really don't.
179
370000
2000
od zdravih precej razlikujejo.
06:27
And so with the standardstandard methodmetoda,
180
372000
3000
Pri običajni metodi
06:30
the cellscelice do fireogenj, they just don't fireogenj
181
375000
2000
celice širijo signale,
06:32
in the normalnormalno firingstreljanje patternsvzorce because
182
377000
2000
ki pa ne tvorijo običajnega vzorca signalov,
06:34
they don't have the right codeKoda.
183
379000
2000
ker nimajo prave kode.
06:36
How importantpomembno is this?
184
381000
2000
Kako pomembno je to?
06:38
What's the potentialpotencial impactvpliv
185
383000
2000
Kako lahko to odkritje vpliva
06:40
on a patient'spacienta abilitysposobnost to see?
186
385000
3000
na bolnikove možnosti, da spet vidi?
06:43
So I'm just going to showshow you one
187
388000
2000
Namesto odgovora vam bom pokazala
06:45
bottom-lineBottom-line experimentposkus that answersodgovore this,
188
390000
2000
bistveni poskus,
06:47
and of courseseveda I've got a lot of other datapodatkov,
189
392000
2000
seveda pa imam še veliko drugih podatkov,
06:49
so if you're interestedzainteresirani I'm happyvesel
190
394000
2000
ki jih z veseljem delim z vami,
06:51
to showshow more. So the experimentposkus
191
396000
2000
če vas zanimajo.
06:53
is calledpozval a reconstructionrekonstrukcija experimentposkus.
192
398000
2000
Gre za poskus rekonstrukcije.
06:55
So what we did is we tookvzel a momenttrenutek
193
400000
2000
Pri tem smo se osredotočili na
06:57
in time from these recordingsposnetki and askedvprašal,
194
402000
3000
določen trenutek v teh posnetkih in se vprašali,
07:00
what was the retinamrežnica seeingvidenje at that momenttrenutek?
195
405000
2000
kaj v tem trenutku mrežnica zaznava?
07:02
Can we reconstructrekonstruirati what the retinamrežnica
196
407000
2000
Ali lahko obnovimo podatke,
07:04
was seeingvidenje from the responsesodgovor
197
409000
2000
ki jih mrežnica zazna
07:06
from the firingstreljanje patternsvzorce?
198
411000
2000
iz odziva na vzorce signalov?
07:08
So, when we did this for responsesodgovor
199
413000
3000
Zanimali so nas odzivi
07:11
from the standardstandard methodmetoda and from
200
416000
3000
pri običajni metodi
07:14
our encoderkodirnik and transducerpretvornik.
201
419000
2000
ter pri našem kodirniku in pretvorniku.
07:16
So let me showshow you, and I'm going to
202
421000
2000
Za začetek naj vam pokažem
07:18
startZačni with the standardstandard methodmetoda first.
203
423000
2000
izsledke pri običajni metodi.
07:20
So you can see that it's prettylepa limitedomejeno,
204
425000
2000
Vidite, da je podoba zelo nejasna
07:22
and because the firingstreljanje patternsvzorce aren'tne
205
427000
2000
in ker vzorci signalov
07:24
in the right codeKoda, they're very limitedomejeno in
206
429000
2000
niso v pravi kodi,
07:26
what they can tell you about
207
431000
2000
možganom zelo omejeno poročajo o videnem.
07:28
what's out there. So you can see that
208
433000
2000
Vidite, da gre za nek predmet,
07:30
there's something there, but it's not so clearjasno
209
435000
2000
a ne veste, za kaj točno gre,
07:32
what that something is, and this just sortRazvrsti of
210
437000
2000
kar zopet povzema to,
07:34
circleskroge back to what I was sayinggovoriti in the
211
439000
2000
o čemer sem govorila na začetku,
07:36
beginningzačetek, that with the standardstandard methodmetoda,
212
441000
2000
namreč da pri običajni metodi
07:38
patientsbolnikov can see high-contrastvisokim kontrastom edgesrobovi, they
213
443000
2000
bolniki zaznavajo le visoke kontraste
07:40
can see lightsvetloba, but it doesn't easilyenostavno go
214
445000
2000
in svetlobo, največkrat pa je to vse.
07:42
furthernadalje than that. So what was
215
447000
2000
Kaj je torej na sliki?
07:44
the imagesliko? It was a baby'sotroka faceobraz.
216
449000
3000
Otroški obraz.
07:47
So what about with our approachpristop,
217
452000
2000
Kaj pa se zgodi pri našem pristopu
07:49
addingdodajanje the codeKoda? And you can see
218
454000
2000
in uporabi dodane kode?
07:51
that it's much better. Not only can you
219
456000
2000
Vidite, da je dosti bolje. Ne samo,
07:53
tell that it's a baby'sotroka faceobraz, but you can
220
458000
2000
da zaznate, da gre za otroški obraz,
07:55
tell that it's this baby'sotroka faceobraz, whichki is a
221
460000
2000
pač pa, da gre za točno določenega otroka,
07:57
really challengingizziv tasknaloga.
222
462000
2000
kar je še posebej zahtevna naloga.
07:59
So on the left is the encoderkodirnik
223
464000
2000
Slika v sredini na levi predstavlja le kodirnik,
08:01
alonesam, and on the right is from an actualdejansko
224
466000
2000
desna slika pa dejanski prikaz na slepi mrežnici,
08:03
blindslepi retinamrežnica, so the encoderkodirnik and the transducerpretvornik.
225
468000
2000
torej kombinacijo kodirnika in pretvornika.
08:05
But the keyključ one really is the encoderkodirnik alonesam,
226
470000
2000
Ključen pa je predvsem kodirnik,
08:07
because we can teamekipa up the encoderkodirnik with
227
472000
2000
saj ga lahko priključimo na
08:09
the differentdrugačen transducerpretvornik.
228
474000
2000
drugačen pretvornik.
08:11
This is just actuallydejansko the first one that we triedposkušal.
229
476000
2000
Tu vidimo le primer prvega, ki smo ga uporabili.
08:13
I just wanted to say something about the standardstandard methodmetoda.
230
478000
2000
Želela bi povedati nekaj o običajni metodi.
08:15
When this first cameprišel out, it was just a really
231
480000
2000
Ko so jo razvili, je bila navdušujoča
08:17
excitingvznemirljivo thing, the ideaideja that you
232
482000
2000
misel, da se lahko omogoči
08:19
even make a blindslepi retinamrežnica respondodgovoriti at all.
233
484000
3000
odzivanje celo slepi mrežnici.
08:22
But there was this limitingomejitev factorfaktor,
234
487000
3000
Obstajala pa je tudi omejitev,
08:25
the issuetežava of the codeKoda, and how to make
235
490000
2000
in sicer problem kode ter vprašanje,
08:27
the cellscelice respondodgovoriti better,
236
492000
2000
kako izboljšati odziv celic,
08:29
produceproizvajajo normalnormalno responsesodgovor,
237
494000
2000
da bi bil čim bližje običajnemu
08:31
and so this was our contributionprispevek.
238
496000
2000
in temu smo se posvetili mi.
08:33
Now I just want to wrapzaviti up,
239
498000
2000
Želela bi povzeti povedano
08:35
and as I was mentioningomenjajo earlierprej
240
500000
2000
in -- kot že rečeno --
08:37
of courseseveda I have a lot of other datapodatkov
241
502000
2000
lahko z vami delim še veliko drugih podatkov,
08:39
if you're interestedzainteresirani, but I just wanted to give
242
504000
2000
a danes sem želela le predstaviti
08:41
this sortRazvrsti of basicosnovno ideaideja
243
506000
2000
to osnovno zamisel
08:43
of beingbiti ablesposoben to communicatekomunicirajo
244
508000
3000
sposobnosti sporazumevanja
08:46
with the brainmožganov in its languagejezik, and
245
511000
2000
z možgani v njihovem jeziku
08:48
the potentialpotencial powermoč of beingbiti ablesposoben to do that.
246
513000
3000
in pomen te možnosti za bolnike.
08:51
So it's differentdrugačen from the motormotor prostheticsprotetika
247
516000
2000
Gre torej za drugačen način od motoričnih prostetikov,
08:53
where you're communicatingkomuniciranje from the brainmožganov
248
518000
2000
pri katerih sporazumevanje poteka
08:55
to a devicenaprave. Here we have to communicatekomunicirajo
249
520000
2000
od možganov do naprave.
08:57
from the outsidezunaj worldsvet
250
522000
2000
V našem primeru pa iz okolice pošiljamo
08:59
into the brainmožganov and be understoodrazumel,
251
524000
2000
signale v možgane,
09:01
and be understoodrazumel by the brainmožganov.
252
526000
2000
kjer jih dešifriramo in razumemo.
09:03
And then the last thing I wanted
253
528000
2000
Kot zaključek
09:05
to say, really, is to emphasizepoudariti
254
530000
2000
sem želela izpostaviti
09:07
that the ideaideja generalizesposploši.
255
532000
2000
možnost posplošitve te metode.
09:09
So the sameenako strategystrategijo that we used
256
534000
2000
Enako strategijo, kot smo jo uporabili
09:11
to find the codeKoda for the retinamrežnica we can alsotudi
257
536000
2000
za iskanje kode za mrežnico,
09:13
use to find the codeKoda for other areasobmočja,
258
538000
2000
lahko uporabimo za iskanje kode za druga področja,
09:15
for exampleprimer, the auditoryslušni systemsistem and
259
540000
2000
na primer slušni ali motorični sistem,
09:17
the motormotor systemsistem, so for treatingzdravljenje deafnessgluhost
260
542000
2000
torej za zdravljenje gluhosti
09:19
and for motormotor disordersmotnje.
261
544000
2000
in motoričnih okvar.
09:21
So just the sameenako way that we were ablesposoben to
262
546000
2000
Na enak način, kot smo
09:23
jumpskok over the damagedpoškodovan
263
548000
2000
preskočili okvarjena vezja v mrežnici
09:25
circuitryvezje in the retinamrežnica to get to the retina'sna mrežnici
264
550000
2000
in prešli na izhodne celice mrežnice,
09:27
outputizhod cellscelice, we can jumpskok over the
265
552000
2000
lahko tudi preskočimo
09:29
damagedpoškodovan circuitryvezje in the cochleapolžu
266
554000
2000
okvarjena vezja v ušesnem polžu
09:31
to get the auditoryslušni nerveživec,
267
556000
2000
in preidemo na slušne živce,
09:33
or jumpskok over damagedpoškodovan areasobmočja in the cortexkorteks,
268
558000
2000
ali pa preskočimo okvarjena področja v
09:35
in the motormotor cortexkorteks, to bridgemost the gapvrzel
269
560000
3000
motorični skorji možganov in tako
09:38
producedproizvedeni by a strokekap.
270
563000
2000
premagamo vrzel, nastalo po možganski kapi.
09:40
I just want to endkonec with a simplepreprosto
271
565000
2000
Želela bi končati s preprostim sporočilom,
09:42
messagesporočilo that understandingrazumevanje the codeKoda
272
567000
2000
da je razumevanje kode
09:44
is really, really importantpomembno, and if we
273
569000
2000
resnično izjemnega pomena
09:46
can understandrazumeti the codeKoda,
274
571000
2000
in če razumemo kodo
09:48
the languagejezik of the brainmožganov, things becomepostane
275
573000
2000
oz. jezik možganov, lahko omogočimo stvari,
09:50
possiblemogoče that didn't seemzdi se obviouslyočitno
276
575000
2000
ki se prej niso zdele mogoče.
09:52
possiblemogoče before. Thank you.
277
577000
2000
Hvala lepa.
09:54
(ApplauseAplavz)
278
579000
5000
(Aplavz)
Translated by Lenka Tušar
Reviewed by Tilen Pigac - EFZG

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Sheila Nirenberg - Neuroscientist
Sheila Nirenberg studies how the brain encodes information -- possibly allowing us to decode it, and maybe develop prosthetic sensory devices.

Why you should listen

Sheila Nirenberg is a neuroscientist/professor at Weill Medical College of Cornell University, where she studies neural coding – that is, how the brain takes information from the outside world and encodes it in patterns of electrical activity. The idea is to be able to decode the activity, to look at a pattern of electrical pulses and know what an animal is seeing or thinking or feeling.  Recently, she’s been using this work to develop new kinds of prosthetic devices, particularly ones for treating blindness.


More profile about the speaker
Sheila Nirenberg | Speaker | TED.com