1
00:00:00,330 --> 00:00:03,181
То, чем я мои коллеги занимаемся
в области неврологии,

2
00:00:03,181 --> 00:00:05,347
во многом похоже на работу метеорологов.

3
00:00:05,347 --> 00:00:08,863
Мы гоняемся за бурями.

4
00:00:08,863 --> 00:00:13,746
Мы хотим наблюдать и изучать бури —
бури в мозге.

5
00:00:13,746 --> 00:00:16,514
Мы с вами часто говорим о мозговых штурмах,

6
00:00:16,514 --> 00:00:19,964
но редко можем увидеть или послушать
настоящую мозговую бурю.

7
00:00:19,964 --> 00:00:21,598
Я люблю начинать свои лекции

8
00:00:21,598 --> 00:00:24,580
со знакомства слушателей с такой бурей.

9
00:00:24,580 --> 00:00:28,007
С первой записи, когда нам
удалось запечатлеть не один нейрон,

10
00:00:28,007 --> 00:00:30,230
а целую сотню одновременно.

11
00:00:30,230 --> 00:00:32,699
Мы смогли измерить электрические разряды

12
00:00:32,699 --> 00:00:35,379
сотни клеток одного животного.

13
00:00:35,379 --> 00:00:37,181
Вот что мы получили,

14
00:00:37,181 --> 00:00:39,496
это первые 10 секунд записи.

15
00:00:39,496 --> 00:00:42,847
Нам удалось поймать крошечный фрагмент мысли

16
00:00:42,847 --> 00:00:45,752
и рассмотреть его.

17
00:00:45,752 --> 00:00:46,764
Я говорю студентам,

18
00:00:46,764 --> 00:00:50,870
что неврологи — это в некоторой степени астрономы.

19
00:00:50,870 --> 00:00:52,496
Мы имеем дело с системами,

20
00:00:52,496 --> 00:00:55,413
сравнимыми по количеству клеток

21
00:00:55,413 --> 00:00:58,349
только с количеством галактик во Вселенной.

22
00:00:58,349 --> 00:01:01,379
И вот среди миллиардов нейронов

23
00:01:01,379 --> 00:01:04,197
нам удалось записать сотню 10 лет назад.

24
00:01:04,197 --> 00:01:05,780
Теперь мы можем записать уже тысячу.

25
00:01:05,780 --> 00:01:11,180
И надеемся выяснить нечто первостепенное
о человеческой природе.

26
00:01:11,180 --> 00:01:13,112
Если вы ещё не в курсе, знайте:

27
00:01:13,112 --> 00:01:18,362
всё, чем мы определяем человеческую природу,
связано с этими бурями —

28
00:01:18,362 --> 00:01:23,013
бурями, которые бушуют
над холмами и равнинами мозга,

29
00:01:23,013 --> 00:01:26,898
придавая форму нашим воспоминаниям,

30
00:01:26,898 --> 00:01:29,598
убеждениям, чувствам, планам на будущее.

31
00:01:29,598 --> 00:01:31,996
Всё, что мы делаем,

32
00:01:31,996 --> 00:01:37,063
всё, что человек когда-либо совершил или совершит —

33
00:01:37,063 --> 00:01:42,497
это тяжкий труд множества нейронов,
порождающих такие бури.

34
00:01:42,497 --> 00:01:44,980
Буря, если вам не доводилось слышать ранее,

35
00:01:44,980 --> 00:01:48,329
звучит вот так.

36
00:01:48,329 --> 00:01:51,475
Можно сделать чуть громче.

37
00:01:51,475 --> 00:01:57,878
Мой сын говорит, что это похоже на «попкорн,
взрывающийся под звуки шипящей радиоволны».

38
00:01:57,878 --> 00:01:59,363
А это мозг.

39
00:01:59,363 --> 00:02:02,797
Вот что случается, если подключить
такую электрическую бурю к динамику:

40
00:02:02,797 --> 00:02:05,663
вы услышите, как зажгутся сотни нервных клеток.

41
00:02:05,663 --> 00:02:10,285
Ваш мозг будет звучать именно так.
И мой мозг, и любой другой.

42
00:02:10,285 --> 00:02:14,047
Мы, неврологи, слушаем эти симфонии,

43
00:02:14,047 --> 00:02:19,397
симфонии мозга,

44
00:02:19,397 --> 00:02:22,797
и пытаемся расшифровать послания,
скрытые в них.

45
00:02:22,797 --> 00:02:25,648
В частности 12 лет назад

46
00:02:25,648 --> 00:02:28,696
мы создали так называемый
компьютерно-мозговой интерфейс.

47
00:02:28,696 --> 00:02:31,398
На этой схеме показано, как он работает.

48
00:02:31,398 --> 00:02:36,964
Идея была такая. Мы взяли датчики
для прослушивания этих бурь, электрических разрядов,

49
00:02:36,964 --> 00:02:40,046
и решили проверить,
возможно ли за тот же отрезок времени,

50
00:02:40,046 --> 00:02:45,015
что сигнал, выходящий из мозга,
достигает ног или рук животного —

51
00:02:45,015 --> 00:02:47,879
примерно за полсекунды —

52
00:02:47,879 --> 00:02:50,230
возможно ли прочесть эти сигналы,

53
00:02:50,230 --> 00:02:53,630
выделить моторную составляющую,

54
00:02:53,630 --> 00:02:55,902
перекодировать её в цифровую команду

55
00:02:55,902 --> 00:02:57,788
и передать искусственному устройству,

56
00:02:57,788 --> 00:03:03,681
которое будет воспроизводить произвольные
двигательные намерения мозга в реальном времени.

57
00:03:03,681 --> 00:03:07,529
А затем оценить, насколько хорошо
нам удалось перекодировать команду

58
00:03:07,529 --> 00:03:11,047
в сравнении с тем, как это делает тело.

59
00:03:11,047 --> 00:03:13,913
И если нам удастся создать обратный сигнал —

60
00:03:13,913 --> 00:03:19,647
сенсорный сигнал, отправленный роботизированным,
механическим, вычислительным устройством,

61
00:03:19,647 --> 00:03:21,898
которое находится под контролем мозга —

62
00:03:21,898 --> 00:03:23,209
отправить его обратно в мозг

63
00:03:23,209 --> 00:03:25,330
и посмотреть, как мозг реагирует

64
00:03:25,330 --> 00:03:30,231
на получение информации
от искусственного механизма.

65
00:03:30,231 --> 00:03:32,552
Именно это мы сделали 10 лет назад.

66
00:03:32,552 --> 00:03:35,513
Мы начали с замечательной обезьяны Авроры,

67
00:03:35,513 --> 00:03:37,981
которая потом прославилась в этой области.

68
00:03:37,981 --> 00:03:40,280
Аврора любила видеоигры.

69
00:03:40,280 --> 00:03:41,653
Как видно на экране,

70
00:03:41,653 --> 00:03:46,597
для игры ей нравилось пользоваться джойстиком,
как и всем нам или нашим детям.

71
00:03:46,597 --> 00:03:51,268
И как настоящий примат,
она даже пыталась смухлевать,
прежде чем найти правильный ответ.

72
00:03:51,268 --> 00:03:55,551
Мишень, которую ей нужно перечеркнуть курсором
при помощи джойстика,

73
00:03:55,551 --> 00:03:58,401
ещё не появилась,

74
00:03:58,401 --> 00:04:02,352
а Аврора уже пытается найти её по всему экрану.

75
00:04:02,352 --> 00:04:03,821
Каждый раз

76
00:04:03,821 --> 00:04:07,135
перечёркивая мишень маленьким курсором,

77
00:04:07,135 --> 00:04:10,085
она получает каплю
бразильского апельсинового сока.

78
00:04:10,085 --> 00:04:13,035
Я вас уверяю, ради капли
бразильского апельсинового сока

79
00:04:13,035 --> 00:04:16,135
любая обезьяна пойдёт на всё,
что вам будет угодно.

80
00:04:16,135 --> 00:04:18,866
Или даже любой примат.

81
00:04:18,866 --> 00:04:20,200
Задумайтесь над этим.

82
00:04:20,200 --> 00:04:23,600
Итак, пока Аврора играла,

83
00:04:23,600 --> 00:04:26,035
проходя тысячу испытаний в день,

84
00:04:26,035 --> 00:04:29,918
попадая по цели в 97% случаев
и получая 350 миллилитров апельсинового сока,

85
00:04:29,918 --> 00:04:33,317
мы записывали мозговые бури,
которые происходили у неё в голове

86
00:04:33,317 --> 00:04:34,964
и пересылали их на роботизированную руку,

87
00:04:34,964 --> 00:04:38,835
которая обучалась копировать движения Авроры.

88
00:04:38,835 --> 00:04:42,618
Идея заключалась в том, чтобы подключить
интерфейс взаимодействия мозга и компьютера

89
00:04:42,618 --> 00:04:47,318
и сделать так, чтобы Аврора
смогла играть, только подумав об игре,

90
00:04:47,318 --> 00:04:49,935
не совершая движений телом.

91
00:04:49,935 --> 00:04:52,851
Её мозг управлял бы роботизированной рукой,

92
00:04:52,851 --> 00:04:55,560
которая перемещала бы курсор,
перечёркивая мишени.

93
00:04:55,560 --> 00:04:58,751
И к нашему глубокому удивлению,
у Авроры всё получилось.

94
00:04:58,751 --> 00:05:02,951
Она играла, не двигая телом.

95
00:05:02,951 --> 00:05:05,188
Вот эти траектории движения курсора,

96
00:05:05,188 --> 00:05:08,400
когда Аврора впервые осознала это.

97
00:05:08,400 --> 00:05:10,184
Это первый раз,

98
00:05:10,184 --> 00:05:16,951
когда намерение мозга удалось
высвободить из оков тела примата

99
00:05:16,951 --> 00:05:20,651
и реализовать во внешнем мире

100
00:05:20,651 --> 00:05:23,617
с помощью управляемого устройства.

101
00:05:23,617 --> 00:05:28,534
Аврора продолжала играть,
попадать по маленьким мишеням

102
00:05:28,534 --> 00:05:32,451
и получать желанный апельсиновый сок.

103
00:05:32,451 --> 00:05:39,152
Ей удавалось это делать, потому что к тому времени
у неё появилась новая рука.

104
00:05:39,152 --> 00:05:42,115
Вот роботизированная рука
спустя 30 дней после первого,

105
00:05:42,115 --> 00:05:44,801
предыдущего видеофрагмента.

106
00:05:44,801 --> 00:05:47,451
Рукой управляет мозг Авроры

107
00:05:47,451 --> 00:05:50,619
и перемещает её так, чтобы попасть по мишени.

108
00:05:50,619 --> 00:05:54,518
Аврора знает, что теперь она может играть
с помощью роботизированной руки,

109
00:05:54,518 --> 00:06:00,234
но она не потеряла способность
пользоваться своими руками,
чтобы делать, что ей заблагорассудиться.

110
00:06:00,234 --> 00:06:04,301
Она может почесать спину себе или кому-нибудь из нас,
а может играть в другую игру.

111
00:06:04,301 --> 00:06:05,901
С уверенностью можно утверждать,

112
00:06:05,901 --> 00:06:10,017
что мозг Авроры принял искусственное устройство

113
00:06:10,017 --> 00:06:12,767
как продолжение её тела.

114
00:06:12,767 --> 00:06:16,300
Образ своего тела, который был у Авроры,
расширился —

115
00:06:16,300 --> 00:06:20,384
к нему добавилась ещё одна рука.

116
00:06:20,384 --> 00:06:22,734
Это тоже было 10 лет назад.

117
00:06:22,734 --> 00:06:25,567
Давайте перенесёмся на 10 лет вперёд.

118
00:06:25,567 --> 00:06:30,550
В прошлом году мы поняли, что для такого расширения
образа роботизированное устройство не нужно.

119
00:06:30,550 --> 00:06:36,034
Достаточно создать виртуальное тело, проекцию,
аватар обезьяны.

120
00:06:36,034 --> 00:06:40,284
Обезьян можно обучить взаимодействовать с аватарами

121
00:06:40,284 --> 00:06:44,723
или воспринимать аватар в виртуальном мире

122
00:06:44,723 --> 00:06:47,767
как деятеля, от первого лица,

123
00:06:47,767 --> 00:06:53,418
и управлять движением её рук и ног
с помощью своего мозга.

124
00:06:53,418 --> 00:06:56,184
Мы научили животных

125
00:06:56,184 --> 00:06:59,234
управлять такими проекциями

126
00:06:59,234 --> 00:07:03,133
и изучать объекты,
находящиеся в виртуальном мире.

127
00:07:03,133 --> 00:07:05,434
Эти объекты внешне идентичны друг другу,

128
00:07:05,434 --> 00:07:09,317
но когда аватар касается
поверхности одного из них,

129
00:07:09,317 --> 00:07:15,717
то в мозг поступает электрический сигнал,
соответствующий микротактильной текстуре объекта,

130
00:07:15,717 --> 00:07:19,733
и сообщает мозгу,

131
00:07:19,733 --> 00:07:24,785
чего коснулась рука аватара.

132
00:07:24,785 --> 00:07:29,550
Спустя всего четыре недели
мозг привыкает к обработке новых сигналов

133
00:07:29,550 --> 00:07:35,984
и создаёт новый сенсорный канал —
можно сказать, новое чувство.

134
00:07:35,984 --> 00:07:38,400
Таким образом, мозг освобождается.

135
00:07:38,400 --> 00:07:42,784
Теперь он может посылать двигательные команды
для управления аватаром.

136
00:07:42,784 --> 00:07:47,784
Обратные сигналы, поступающие от аватара,
обрабатываются мозгом непосредственно,

137
00:07:47,784 --> 00:07:50,217
без участия кожи.

138
00:07:50,217 --> 00:07:52,751
На экране вы видите задание.

139
00:07:52,751 --> 00:07:57,001
Животное должно коснуться трёх объектов

140
00:07:57,001 --> 00:08:01,350
и выбрать один из них, потому что только
за один из них можно получить награду,

141
00:08:01,350 --> 00:08:03,217
желанный апельсиновый сок.

142
00:08:03,217 --> 00:08:08,850
Выбрать объект нужно, полагаясь на
тактильные ощущения виртуальной руки.
Руки, которой не существует.

143
00:08:08,850 --> 00:08:10,850
Именно это животные и делают.

144
00:08:10,850 --> 00:08:14,285
Это полное освобождение мозга

145
00:08:14,285 --> 00:08:18,567
от физических ограничений тела
и двигательных нервов при восприятии.

146
00:08:18,567 --> 00:08:22,734
Животное управляет виртуальной проекцией,
которая касается объектов.

147
00:08:22,734 --> 00:08:28,385
И животное чувствует текстуру объектов,
получая электрические послания прямо в мозг.

148
00:08:28,385 --> 00:08:32,268
А мозг анализирует,
какая из текстур связана с наградой.

149
00:08:32,268 --> 00:08:36,100
Подписи, которые показаны на экране,
не видны обезьянам.

150
00:08:36,100 --> 00:08:38,584
Хотя они и по-английски то не читают.

151
00:08:38,584 --> 00:08:43,800
Эти подписи специально для вас, чтобы показать,
что положение искомого объекта меняется.

152
00:08:43,800 --> 00:08:47,734
Но обезьянам всё равно удаётся его найти
по тактильным ощущениям,

153
00:08:47,734 --> 00:08:50,951
нажать на него и выбрать.

154
00:08:50,951 --> 00:08:53,633
Давайте взглянем на мозг такой обезьяны.

155
00:08:53,633 --> 00:08:57,300
Вверху показан блок из 125 клеток,

156
00:08:57,300 --> 00:09:01,501
демонстрирующих мозговую активность:

157
00:09:01,501 --> 00:09:03,568
электрические бури блока нейронов
в мозге животного,

158
00:09:03,568 --> 00:09:05,684
которое играет с помощью джойстика.

159
00:09:05,684 --> 00:09:08,284
Это изображение знакомо каждому нейрофизиологу.

160
00:09:08,284 --> 00:09:13,467
Клетки мозга посылают сигналы о движениях
во всех возможных направлениях.

161
00:09:13,467 --> 00:09:19,150
На изображении внизу показано,
что происходит, когда тело не двигается,

162
00:09:19,150 --> 00:09:25,284
и животное управляет роботом
или виртуальной проекцией.

163
00:09:25,284 --> 00:09:28,350
Так же быстро, как мы перезагружаем компьютеры,

164
00:09:28,350 --> 00:09:34,168
мозговая активность переключается
на восприятие нового инструмента

165
00:09:34,168 --> 00:09:39,418
как естественного продолжения тела животного.

166
00:09:39,418 --> 00:09:44,133
Мозг приспосабливается к этому стремительно —
мы едва успеваем измерить.

167
00:09:44,133 --> 00:09:47,751
Это говорит нам о том, что наше самоощущение

168
00:09:47,751 --> 00:09:51,901
не заканчивается на последнем
слое эпителия нашей кожи —

169
00:09:51,901 --> 00:09:57,619
оно заканчивается на последнем слое
электронов инструмента, которым мы управляем
с помощью своего мозга.

170
00:09:57,619 --> 00:10:02,383
Скрипки, автомобили, велосипеды,
футбольные мячи, одежда —

171
00:10:02,383 --> 00:10:09,234
ненасытная удивительная динамичная система
под названием «мозг» впитывает все эти предметы.

172
00:10:09,234 --> 00:10:10,933
Есть ли тому предел?

173
00:10:10,933 --> 00:10:15,151
Несколько лет назад мы провели эксперимент,
чтобы выяснить это.

174
00:10:15,151 --> 00:10:17,633
Обезьяна в Университете Дьюка
на Восточном побережье США

175
00:10:17,633 --> 00:10:19,900
бежала по беговой дорожке,

176
00:10:19,900 --> 00:10:22,600
генерируя мозговые бури,
необходимые для движения.

177
00:10:22,600 --> 00:10:26,691
А городе Киото, в Японии,
в лаборатории вычислительной неврологии

178
00:10:26,691 --> 00:10:29,085
Международного института передовых
телекоммуникационных исследований

179
00:10:29,085 --> 00:10:35,179
у нас был человекоподобный робот,
всю жизнь мечтавший получить команду от мозга —

180
00:10:35,179 --> 00:10:38,452
мозга человека или примата.

181
00:10:38,452 --> 00:10:43,050
Мозговая активность,
управляющая движением обезьяны,

182
00:10:43,050 --> 00:10:46,517
была передана японскому роботу,
который смог пойти,

183
00:10:46,517 --> 00:10:50,584
а данные с движущегося робота,
были отправлены обратно в Университет Дьюка,

184
00:10:50,584 --> 00:10:55,817
чтобы обезьяна могла видеть перед собой
ноги идущего робота.

185
00:10:55,817 --> 00:10:59,884
Так обезьяна получала награду
не за движения своего тела,

186
00:10:59,884 --> 00:11:04,845
а за каждое правильное движение робота,
находящегося в другом полушарии

187
00:11:04,845 --> 00:11:07,454
и управляемого её мозгом.

188
00:11:07,454 --> 00:11:14,572
Удивительно, но путь сигнала вокруг земного шара
занял на 20 миллисекунд меньше,

189
00:11:14,572 --> 00:11:18,722
чем нужно мозговой буре,
чтобы покинуть мозг обезьяны,

190
00:11:18,722 --> 00:11:22,592
и достигнуть мышцы.

191
00:11:22,592 --> 00:11:28,622
Обезьяна управляла роботом
в шесть раз большего размера, чем она сама,
и находящимся на другом конце света.

192
00:11:28,622 --> 00:11:35,022
Это один из экспериментов,
когда роботу удалось пойти автономно.

193
00:11:35,022 --> 00:11:40,289
Робот CB1 осуществляет свою мечту в Японии,

194
00:11:40,289 --> 00:11:43,989
находясь под управлением мозга примата.

195
00:11:43,989 --> 00:11:45,978
К чему нас всё это?

196
00:11:45,978 --> 00:11:48,321
Для чего нам все эти исследования,

197
00:11:48,321 --> 00:11:53,989
помимо самоцели изучить свойства
этой динамичной вселенной, что у нас между ушей?

198
00:11:53,989 --> 00:11:58,822
С помощью накопленных знаний и технологий

199
00:11:58,822 --> 00:12:04,306
мы хотим решить одну из самых сложных
неврологических проблем на сегодняшний день.

200
00:12:04,306 --> 00:12:08,889
Миллионы людей утратили способность
расшифровывать мозговые сигналы

201
00:12:08,889 --> 00:12:11,005
в приказы к действию, к движению.

202
00:12:11,005 --> 00:12:16,239
Их мозг продолжает порождать сигналы
и отдавать приказы двигаться,

203
00:12:16,239 --> 00:12:21,406
но они не могут преодолеть преграду,
возникшую при повреждении спинного мозга.

204
00:12:21,406 --> 00:12:23,856
Мы хотим создать обходной путь,

205
00:12:23,856 --> 00:12:27,888
использовать интерфейс взаимодействия
между компьютером и мозгом
для чтения мозговых сигналов,

206
00:12:27,888 --> 00:12:31,938
масштабных мозговых бурь,
в которых зашифровано желание двигаться,

207
00:12:31,938 --> 00:12:35,907
чтобы обойти поражённые ткани
с помощью компьютерной микроинженерии

208
00:12:35,907 --> 00:12:43,021
и передать их новому телу — экзоскелету,

209
00:12:43,021 --> 00:12:48,588
роботизированному костюму, который
станет новым телом для таких людей.

210
00:12:48,588 --> 00:12:52,714
На экране схема проекта «Пойти снова».

211
00:12:52,714 --> 00:12:56,773
Некоммерческое объединение «Walk Again Project»
[англ. «Пойти снова»],

212
00:12:56,773 --> 00:12:59,556
в которое входят учёные из Европы,

213
00:12:59,556 --> 00:13:01,421
США и Бразилии,

214
00:13:01,421 --> 00:13:05,938
работает над тем,
чтобы создать такое новое тело.

215
00:13:05,938 --> 00:13:09,272
Тело, которое, по нашему мнению,
с помощью таких же пластиковых механизмов,

216
00:13:09,272 --> 00:13:15,074
что позволяют Авроре и другим обезьянам
использовать инструменты через интерфейс
взаимодействия между компьютером и мозгом,

217
00:13:15,074 --> 00:13:20,704
позволяет нам приспосабливаться к инструментам,
которые мы создаём и используем
в повседневной жизни...

218
00:13:20,704 --> 00:13:24,388
Мы надеемся, что этот же механизм
позволит людям

219
00:13:24,388 --> 00:13:28,156
не просто думать о движениях,
которые они хотели бы совершить,

220
00:13:28,156 --> 00:13:31,363
и расшифровывать сигналы мозга
в движения нового тела,

221
00:13:31,363 --> 00:13:38,121
но и воспринять такое тело как новое,
управляемое мозгом.

222
00:13:38,121 --> 00:13:41,972
Десять лет назад мне говорили,

223
00:13:41,972 --> 00:13:47,038
что это никогда не произойдёт,
что это невозможно.

224
00:13:47,038 --> 00:13:49,489
Но как учёный я могу ответить только одно.

225
00:13:49,489 --> 00:13:52,475
Я вырос в южной части Бразилии.

226
00:13:52,475 --> 00:13:57,523
В середине 60-ых годов я смотрел
как сумасшедшие ребята говорили о том, как они полетят на Луну.

227
00:13:57,523 --> 00:13:58,984
Мне было 5 лет,

228
00:13:58,984 --> 00:14:03,224
и я не понимал, почему НАСА не наняли
капитана Кёрка и Спока для выполнения этой миссии —

229
00:14:03,224 --> 00:14:05,656
они же эксперты в этом деле.

230
00:14:05,656 --> 00:14:09,106
Однако только увидев это, ещё будучи ребёнком,
я понял кое-что.

231
00:14:09,106 --> 00:14:12,091
Как говорила моя бабушка:

232
00:14:12,091 --> 00:14:13,936
«Невозможное — это возможное,

233
00:14:13,936 --> 00:14:17,840
просто никто ещё не потрудился достаточно,
чтобы оно сбылось».

234
00:14:17,840 --> 00:14:21,639
Мне говорили, что невозможно сделать так,
чтобы человек снова пошёл.

235
00:14:21,639 --> 00:14:24,890
Думаю, я последую совету моей бабушки.

236
00:14:24,890 --> 00:14:26,340
Спасибо за внимание.

237
00:14:26,340 --> 00:14:34,369
(Аплодисменты)