0:00:00.330,0:00:03.181
O tipo de neurociências que[br]eu e os meus colegas fazemos

0:00:03.181,0:00:05.347
é quase como um meteorologista.

0:00:05.347,0:00:08.863
Nós estamos sempre à procura de tempestades.

0:00:08.863,0:00:13.746
Nós queremos ver e medir tempestades –[br]tempestades cerebrais.

0:00:13.746,0:00:16.514
E todos nós falamos de <i>brainstorms</i>[br]no nosso dia-a-dia

0:00:16.514,0:00:19.964
mas raramente vemos ou ouvimos uma.

0:00:19.964,0:00:21.598
Gosto sempre de começar estas palestras

0:00:21.598,0:00:24.580
apresentando-vos a uma delas.

0:00:24.580,0:00:28.007
Na verdade, a primeira vez que gravámos[br]mais de um neurônio

0:00:28.007,0:00:30.230
– uma centena de células cerebrais simultaneamente –

0:00:30.230,0:00:32.699
conseguimos medir os impulsos elétricos

0:00:32.699,0:00:35.379
de uma centena de células num mesmo animal.

0:00:35.379,0:00:37.181
Esta é a primeira imagem que obtivemos,

0:00:37.181,0:00:39.496
os primeiros 10 segundos de gravação.

0:00:39.496,0:00:42.847
Tínhamos então um pequeno[br]fragmento de um pensamento,

0:00:42.847,0:00:45.752
e fomos capazes de vê-lo em nossa frente.

0:00:45.752,0:00:46.764
Eu sempre falo para os estudantes

0:00:46.764,0:00:50.870
que também poderíamos chamar os neurocientistas como algum tipo de astronomo,

0:00:50.870,0:00:52.496
porque estamos lidando com um sistema

0:00:52.496,0:00:55.413
que em relação ao número células é comparável apenas

0:00:55.413,0:00:58.349
ao número de galáxias que nós temos no universo.

0:00:58.349,0:01:01.379
E aqui estamos, dos bilhões de neurônios,

0:01:01.379,0:01:04.197
apenas gravando, 10 anos atrás, uma centena deles.

0:01:04.197,0:01:05.780
Nós estamos gravando mil agora.

0:01:05.780,0:01:11.180
E esperamos compreender algo fundamental sobre a natureza humana.

0:01:11.180,0:01:13.112
Porque, se você ainda não sabe,

0:01:13.112,0:01:18.362
tudo que usamos para definir a natureza humana vem dessas tempestades,

0:01:18.362,0:01:23.013
vem dessas tempestades que percorrem as montanhas e vales de nossos cérebros

0:01:23.013,0:01:26.898
e definem nossas memórias, nossas crenças

0:01:26.898,0:01:29.598
nossos sentimentos, nossos planos para o futuro.

0:01:29.598,0:01:31.996
Tudo o que fazemos,

0:01:31.996,0:01:37.063
tudo o que cada ser humano já fez, faz ou irá fazer,

0:01:37.063,0:01:42.497
necessita do trabalho incessante de uma população de neurônios produzindo esse tipo de tempestades.

0:01:42.497,0:01:44.980
E o som de uma tempestade cerebral, se você nunca ouviu uma,

0:01:44.980,0:01:48.329
é algo parecido com isso.

0:01:48.329,0:01:51.475
Pode aumentar o volume se quiser.

0:01:51.475,0:01:57.878
Meu filho chama isso de: "fazer pipoca ouvindo uma radio A.M. fora do ar"

0:01:57.878,0:01:59.363
Esse é o cérebro.

0:01:59.363,0:02:02.797
Isso é o que acontece quando você direciona essas tempestades elétricas para um autofalante

0:02:02.797,0:02:05.663
e ouve uma centena de células cerebrais disparando,

0:02:05.663,0:02:10.285
seu cérebro vai soar dessa maneira -- meu cérebro, qualquer cérebro.

0:02:10.285,0:02:14.047
E o que queremos fazer enquanto neurocientistas nesse momento

0:02:14.047,0:02:19.397
é, na verdade, ouvir essas sinfonias, essas sinfonias cerebrais,

0:02:19.397,0:02:22.797
e tentar extrair delas a mensagem que elas carregam.

0:02:22.797,0:02:25.648
Em particular, à cerca de 12 anos atrás

0:02:25.648,0:02:28.696
nós criamos um modelo que chamamos interface homem-máquina.

0:02:28.696,0:02:31.398
E vocês tem um esquema aqui que descreve como funciona.

0:02:31.398,0:02:36.964
A idéia é ter alguns sensores que escutam essas tempestades, esses disparos elétricos,

0:02:36.964,0:02:40.046
e ver se você consegue, no mesmo tempo que leva

0:02:40.046,0:02:45.015
para essa tempestade sair do cérebro e chegar na perna ou braços de um animal --

0:02:45.015,0:02:47.879
cerca de meio segundo --

0:02:47.879,0:02:50.230
vamos ver se conseguimos ler esses sinais,

0:02:50.230,0:02:53.630
extrair as mensagens motoras que estão contidas neles,

0:02:53.630,0:02:55.902
traduzi-los para comandos digitais

0:02:55.902,0:02:57.788
e mandar para um aparelho artificial

0:02:57.788,0:03:03.681
que vai reproduzir a roda motora voluntária daquele cérebro em tempo real.

0:03:03.681,0:03:07.529
E ver se podemos medir o quão bem nós traduzimos aquela mensagem

0:03:07.529,0:03:11.047
quando comparamos com a maneira que o corpo faz isso.

0:03:11.047,0:03:13.913
E se podemos dar feedback,

0:03:13.913,0:03:19.647
sinais sensórios que vão desse actuador mecânico, robótico, computacional

0:03:19.647,0:03:21.898
que está agora sob controle do cérebro

0:03:21.898,0:03:23.209
de volta para o cérebro,

0:03:23.209,0:03:25.330
como o cérebro lida com isso,

0:03:25.330,0:03:30.231
de receber mensagens vindas de maquinaria artificial.

0:03:30.231,0:03:32.552
E isso é exatamente o que fizemos dez anos atrás.

0:03:32.552,0:03:35.513
Nós começamos com uma macaca superstar chamada Aurora

0:03:35.513,0:03:37.981
que tornou-se uma das estrelas desse campo.

0:03:37.981,0:03:40.280
E Aurora gostava de jogar videogames.

0:03:40.280,0:03:41.653
Como se pode ver aqui,

0:03:41.653,0:03:46.597
ela gosta de usar um joystick, como qualquer um de nós, qualquer uma de nossas crianças, para jogar esse jogo.

0:03:46.597,0:03:51.268
E, como boa primata, ela até tenta trapacear antes de conseguir a resposta correta.

0:03:51.268,0:03:55.551
Então até mesmo antes do alvo que ela supostamente deve cruzar aparecer

0:03:55.551,0:03:58.401
com o cursor que ela controla com o joystick,

0:03:58.401,0:04:02.352
Aurora está tentando encontrar o alvo, não importa onde ele esteja.

0:04:02.352,0:04:03.821
E se ela faz isso,

0:04:03.821,0:04:07.135
porque cada vez que ela cruza aquele alvo com aquele cursor,

0:04:07.135,0:04:10.085
ela ganha uma gota de suco de laranja brasileiro.

0:04:10.085,0:04:13.035
E eu posso dizer para você, qualquer macaco vai fazer qualquer coisa para você

0:04:13.035,0:04:16.135
se você der uma gotinha do suco de laranja brasileiro.

0:04:16.135,0:04:18.866
Na verdade qualquer primata fará isso.

0:04:18.866,0:04:20.200
Pense sobre isso.

0:04:20.200,0:04:23.600
Bem, enquanto Aurora estava jogando esse jogo, como você viu,

0:04:23.600,0:04:26.035
e fazendo milhares de tentativas diariamente

0:04:26.035,0:04:29.918
e acertando 97% das vezes e ganhando 350 mililitros de suco de laranja,

0:04:29.918,0:04:33.317
nós estamos gravando as tempestades que são produzidas em sua mente

0:04:33.317,0:04:34.964
e enviando-as para um braço robótico

0:04:34.964,0:04:38.835
que estava aprendendo a reproduzir os movimentos que Aurora estava fazendo.

0:04:38.835,0:04:42.618
Porque a idéia era, na verdade, fazer funcionar essa interface cérebro-máquina

0:04:42.618,0:04:47.318
e fazer com que Aurora jogasse apenas com o pensamento,

0:04:47.318,0:04:49.935
sem interferência do corpo dela.

0:04:49.935,0:04:52.851
As tempestades cerebrais dela controlariam o seu braço

0:04:52.851,0:04:55.560
que moveria o cursor e cruzaria o alvo.

0:04:55.560,0:04:58.751
E para nosso espanto, foi exatamente isso que Aurora fez.

0:04:58.751,0:05:02.951
Ela jogava o jogo sem sequer mover seu corpo.

0:05:02.951,0:05:05.188
Então cada trajetória do cursor que que você vê agora,

0:05:05.188,0:05:08.400
esse foi exatamente a primeira vez que ela fez isso.

0:05:08.400,0:05:10.184
Essa é precisamente a primeira vez

0:05:10.184,0:05:16.951
uma intenção cerebral se libertou dos domínios do corpo de um primata

0:05:16.951,0:05:20.651
e pode atuar fora, no mundo externo,

0:05:20.651,0:05:23.617
apenas controlando um aparelho artificial.

0:05:23.617,0:05:28.534
E Aurora continuou jogando, continuou procurando o pequeno alvo

0:05:28.534,0:05:32.451
e ganhando o suco de laranja que ela queria ganhar, que ela tanto desejava.

0:05:32.451,0:05:39.152
Bem, ela fez isso porque, naquele momento, ela adquiriu um novo braço.

0:05:39.152,0:05:42.115
Um braço robótico que se pode ver a mexer, aqui, 30 dias depois,

0:05:42.115,0:05:44.801
depois do primeiro vídeo que eu vos mostrei,

0:05:44.801,0:05:47.451
está sob o controle do cérebro de Aurora

0:05:47.451,0:05:50.619
e está movendo o cursor para acertar no alvo.

0:05:50.619,0:05:54.518
E Aurora agora sabe que pode jogar com esse braço robótico,

0:05:54.518,0:06:00.234
mas ela não perdeu a habilidade de usar seus braços biológicos para fazer o que bem entender.

0:06:00.234,0:06:04.301
Ela pode coçar as costas, ela pode coçar um de nós, ela pode jogar outro jogo.

0:06:04.301,0:06:05.901
Por todos os os motivos e razões,

0:06:05.901,0:06:10.017
o cérebro de Aurora adoptou o aparelho artificial

0:06:10.017,0:06:12.767
como uma extensão de seu corpo.

0:06:12.767,0:06:16.300
O modelo de si própria que Aurora tinha em sua mente

0:06:16.300,0:06:20.384
foi expandido para obter um braço a mais.

0:06:20.384,0:06:22.734
Bem, fizemos isso há 10 anos.

0:06:22.734,0:06:25.567
Faça avanço rápido de dez anos.

0:06:25.567,0:06:30.550
No ano passado percebemos que não precisamos nem ter um aparelho robótico.

0:06:30.550,0:06:36.034
Você pode apenas construir um corpo computacional, um avatar, um macaco avatar.

0:06:36.034,0:06:40.284
E você pode usá-lo para nossos macacos interagirem com eles,

0:06:40.284,0:06:44.723
ou você pode treiná-los a ter controle em um mundo virtual

0:06:44.723,0:06:47.767
a perspectiva de primeira pessoa de um avatar

0:06:47.767,0:06:53.418
e usar sua atividade cerebral para controlar os movimentos das pernas e braços do avatar.

0:06:53.418,0:06:56.184
E o que fizemos basicamente foi treinar os animais

0:06:56.184,0:06:59.234
a aprender controlar esses avatares

0:06:59.234,0:07:03.133
e explorar objetos que aparecem no mundo virtual.

0:07:03.133,0:07:05.434
E esses objetos são visualmente iguais,

0:07:05.434,0:07:09.317
mas quando o avatar cruza a superfície desses objetos,

0:07:09.317,0:07:15.717
eles mandam uma mensagem elétrica que é proporcional à microtextura tátil do objeto

0:07:15.717,0:07:19.733
e ela vai diretamente de volta para o cérebro do macaco,

0:07:19.733,0:07:24.785
informando ao cérebro o que o avatar está tocando.

0:07:24.785,0:07:29.550
E em apenas quatro semanas, o cérebro aprende a processar essa nova sensação

0:07:29.550,0:07:35.984
e adquire um novo caminho sensorial -- como um novo sentido.

0:07:35.984,0:07:38.400
E você realmente liberta o cérebro agora

0:07:38.400,0:07:42.784
porque você está permitindo que o cérebro envie comandos para mover o avatar.

0:07:42.784,0:07:47.784
E o feedback que vem do avatar está sendo processado diretamente pelo cérebro

0:07:47.784,0:07:50.217
sem interferência da pele.

0:07:50.217,0:07:52.751
Então o que você vê aqui é o design de uma tarefa.

0:07:52.751,0:07:57.001
Você vai ver um animal basicamente tocando esses três alvos.

0:07:57.001,0:08:01.350
E ele tem que escolher um porque apenas um trará recompensa,

0:08:01.350,0:08:03.217
o suco de laranja que eles querem obter.

0:08:03.217,0:08:08.850
E ele tem que o selecionar pelo toque usando um braço virtual, um braço que não existe.

0:08:08.850,0:08:10.850
E é exatamente o que eles fazem.

0:08:10.850,0:08:14.285
Essa é a liberação completa do cérebro

0:08:14.285,0:08:18.567
dos limites físicos do corpo e do motor em uma tarefa de percepção.

0:08:18.567,0:08:22.734
O animal está controlando o avatar para tocar os alvos.

0:08:22.734,0:08:28.385
E ele está sentindo a textura ao receber mensagens elétricas diretamente no cérebro.

0:08:28.385,0:08:32.268
E o cérebro está decidindo qual é a textura associada à recompensa.

0:08:32.268,0:08:36.100
As legendas que você vê no filme não aparecem para o macaco

0:08:36.100,0:08:38.584
E, de qualquer modo, eles não lêem em inglês,

0:08:38.584,0:08:43.800
então elas estão aí apenas para vocês saberem que o alvo correto está mudando de posição.

0:08:43.800,0:08:47.734
E mesmo assim, eles o encontram através da discriminação tátil,

0:08:47.734,0:08:50.951
e eles podem pressionar e selecioná-lo

0:08:50.951,0:08:53.633
Então quando olhamos para o cérebro desses animais,

0:08:53.633,0:08:57.300
no painel mais alto você vê o alinhamento de 125 células

0:08:57.300,0:09:01.501
mostrando o que acontece com a atividade cerebral, as tempestades elétricas,

0:09:01.501,0:09:03.568
dessa amostra de neurônios no cérebro

0:09:03.568,0:09:05.684
quando o animal está usando um joystick

0:09:05.684,0:09:08.284
E está é a imagem que todo neurocientista conhece.

0:09:08.284,0:09:13.467
O alinhamento básico mostra que estas células estão codificando para todas as possíveis direcões

0:09:13.467,0:09:19.150
A figura de baixo é o que acontece quando o corpo para de se mover

0:09:19.150,0:09:25.284
e o animal começa a controlar tanto o aparelho robótico ou o avatar computadorizado.

0:09:25.284,0:09:28.350
Tão rápido quanto nós podemos resetar nossos computadores

0:09:28.350,0:09:34.168
a atividade cerebral muda para começar representar a nova ferramenta,

0:09:34.168,0:09:39.418
como se a ferramente fosse parte do corpo do primata.

0:09:39.418,0:09:44.133
O cérebro também está assimilando isso tão rápido quanto podemos medir.

0:09:44.133,0:09:47.751
Então isso sugere que nossa noção de 'eu'

0:09:47.751,0:09:51.901
não termina na última camada epitelial de nossos corpos,

0:09:51.901,0:09:57.619
mas termina na última camada de elétrons das ferramentas que nós estamos comandando com nossos cérebros.

0:09:57.619,0:10:02.383
Nossos violinos, nossos carros, nossas bicicletas, nossas bolas de futebol, nossas roupas...

0:10:02.383,0:10:09.234
são todos assimilados por esse sistema voraz, incrível, dinâmico chamado cérebro.

0:10:09.234,0:10:10.933
Onde podemos chegar?

0:10:10.933,0:10:15.151
Bem, em um experimento que fizemos há alguns anos, levámos isto até ao limite.

0:10:15.151,0:10:17.633
Nós tínhamos um animal correndo em uma esteira

0:10:17.633,0:10:19.900
na universidade de Duke na costa leste dos Estados Unidos,

0:10:19.900,0:10:22.600
produzindo as tempestades cerebrais necessárias para mover.

0:10:22.600,0:10:26.691
E tínhamos um aparelho robótico, um robô humanóide,

0:10:26.691,0:10:29.085
em Kioto, nos laboratórios ATR no Japão

0:10:29.085,0:10:35.179
que sonhava por toda a vida ser controlado por um cérebro,

0:10:35.179,0:10:38.452
um cérebro humano, ou um cérebro primata.

0:10:38.452,0:10:43.050
O que acontece aqui é que a atividade cerebral que gerou os moviementos do macaco

0:10:43.050,0:10:46.517
foram transmitidos para o Japão e fizeram o robô andar

0:10:46.517,0:10:50.584
enquanto a filmagem dessa caminhada era enviada de volta para Duke,

0:10:50.584,0:10:55.817
para que o macaco podesse ver as pernas do robô caminhando em sua frente.

0:10:55.817,0:10:59.884
Então ela poderia ser recompensada, não pelo que seu corpo estava fazendo

0:10:59.884,0:11:04.845
mas por cada passo correto que o robô dava do outro lado do planeta

0:11:04.845,0:11:07.454
controlado pela atividade cerebral dela.

0:11:07.454,0:11:14.572
Engraçado é que ida e volta em torno do globo demorou 20 milisegundos menos

0:11:14.572,0:11:18.722
do que levaria para a tempestade cerebral deixar a cabeça da macaca,

0:11:18.722,0:11:22.592
e chegar aos seus próprios músculos.

0:11:22.592,0:11:28.622
A macaca estava movendo um robô seis vezes maior do que ela, do outro lado do planeta.

0:11:28.622,0:11:35.022
Esse é um dos experimentos no qual robôs foram capazes de andar com autonomia.

0:11:35.022,0:11:40.289
Esse é o CB1 realizando seu sonho, no Japão,

0:11:40.289,0:11:43.989
sob o controle da atividade cerebral de um primata.

0:11:43.989,0:11:45.978
Então para onde estamos levando tudo isso?

0:11:45.978,0:11:48.321
O que faremos com toda essa pesquisa,

0:11:48.321,0:11:53.989
além de estudar as propriedades desse dinâmico universo que temos entre nossas orelhas?

0:11:53.989,0:11:58.822
Bem a idéia é pegar todo esse conhecimento e tecnologia

0:11:58.822,0:12:04.306
e tentar restaurar um dos problemas neurológicos mais severos que temos no mundo.

0:12:04.306,0:12:08.889
Milhões de pessoas perderam a habilidade de traduzir essas tempestades cerebrais

0:12:08.889,0:12:11.005
em ações, em movimento.

0:12:11.005,0:12:16.239
Embora seus cérebors continuem a produzir essas tempestades e codificar para os movimentos,

0:12:16.239,0:12:21.406
eles não podem cruzar a barreira que foi criada por uma lesão da medula espinhal.

0:12:21.406,0:12:23.856
Então nossa idéia é criar um bypass,

0:12:23.856,0:12:27.888
é usar a interface cérebro-máquina para ler esses sinais,

0:12:27.888,0:12:31.938
tempestades cerebrais em alta escala que contém o desejo de mover novamente

0:12:31.938,0:12:35.907
fazer um bypass na lesão usando microengenharia computacional

0:12:35.907,0:12:43.021
e enviar para um novo corpo, um corpo inteiro chamado exoesqueleto,

0:12:43.021,0:12:48.588
um traje robótico completo que vai se tornar o novo corpo de um desses pacientes

0:12:48.588,0:12:52.714
E você pode ver a imagem produzida por esse consórcio.

0:12:52.714,0:12:56.773
Esse é um consórcio sem fins lucrativos chamado "Caminhe Novamente"

0:12:56.773,0:12:59.556
que está reunindo cientistas da Europa,

0:12:59.556,0:13:01.421
daqui dos Estados Unidos e do Brasil

0:13:01.421,0:13:05.938
juntos para trabalhar e construir esse novo corpo --

0:13:05.938,0:13:09.272
um corpo que acreditamos, através dos mesmo mecanismos plásticos

0:13:09.272,0:13:15.074
que permitem Aurora e outros macacos usarem essas ferramentas através de uma interface cérebro-máquina

0:13:15.074,0:13:20.704
e que nos permite incorporar as ferramentas que produzimos e usamos no nossa vida diária.

0:13:20.704,0:13:24.388
Esse mesmo mecanismo, esperamos, vai permitir a esses pacientes

0:13:24.388,0:13:28.156
não apenas imaginar novamente os movimentos que eles querem fazer

0:13:28.156,0:13:31.363
e traduzir eles em movimentos desse novo corpo,

0:13:31.363,0:13:38.121
mas para esse corpo ser assimilado como um novo corpo que o cérebro controla.

0:13:38.121,0:13:41.972
Então me falaram há 10 anos

0:13:41.972,0:13:47.038
que isso nunca aconteceria, que isso beirava o impossível.

0:13:47.038,0:13:49.489
E, como cientista, eu apenas posso dizer,

0:13:49.489,0:13:52.475
eu cresci no sul do Brasil na década de 60

0:13:52.475,0:13:57.523
vendo alguns homens loucos nos dizer que eles iriam para a Lua.

0:13:57.523,0:13:58.984
E eu tinha cinco anos,

0:13:58.984,0:14:03.224
e eu nunca entendi porque a NASA não contratou o capitão Kirk e o Spock para o trabalho;

0:14:03.224,0:14:05.656
afinal de contas, eles eram muito habilidosos --

0:14:05.656,0:14:09.106
mas apenas vendo aquilo como criança

0:14:09.106,0:14:12.091
me fez acreditar, como minha avó me costumava dizer,

0:14:12.091,0:14:13.936
que "impossível é apenas o possível

0:14:13.936,0:14:17.840
que alguém ainda não se esforçou suficiente para fazer tornar realidade"

0:14:17.840,0:14:21.639
Então eles me disseram que é impossível fazer alguém andar.

0:14:21.639,0:14:24.890
Eu acho que vou seguir os conselhos de minha avó.

0:14:24.890,0:14:26.340
Obrigado

0:14:26.340,0:14:34.369
(Aplausos)