Meslektaşlarımla yaptığımız sinir bilim türü
neredeyse hava durumu sunucuları gibi.
Sürekli fırtınaları kovalıyoruz.
Fırtınaları görüp ölçmek istiyoruz -- tabii, beyin fırtınalarını.
Günlük hayatımızda beyin fırtınalarından bahsederiz
ama çok nadir bir beyin fırtınası görürüz veya dinleriz.
Dolayısıyla ben bu konuşmalara
size bir beyin fırtınası tanıtarak başlarım.
Aslında, ilk kez birden fazla nöronu -- aynı anda yüz
beyin hücresi-- ilk kaydettiğimizde
aynı hayvandaki yüz hücrenin
elektriksel kıvılcımlarını ölçebildik,
ilk elde ettiğimiz görüntü bu,
bu kaydın ilk 10 saniyesi.
Yani ufacık bir düşünce kesitini alıp,
önümüzde görebildik.
Öğrencilere hep derim ki
sinir bilimcilere bir çeşit astronot diyebiliriz çünkü
uğraştığımız sistemdeki
hücre sayısı sadece evrendeki galaksilerin
sayısıyla karşılaştırılabilir.
Burada da biz, 10 yıl önce
milyonlarca nörondan yüz tanesini kaydediyoruz.
Şimdi bine çıkardık.
Ve insan doğası hakkında temel bir şeyi anlamayı umuyoruz.
Çünkü, eğer bilmiyorsanız,
insan doğasını tanımlamak için kullandığımız her şey bu fırtınalardan gelir,
beyinlerimizin dağları ve vadilerinden yuvarlanan bu fırtınalardan gelir
ve hatıralarımızı, inançlarımızı, hislerimizi
ve gelecek için planlarımızı tanımlar.
Yapmış olduğumuz her şey,
tüm insanların yaptığı veya yapacağı her şey
nöron nüfuslarının bu tarz fırtınalar yaratmak için çalışmasını gerektirir.
Ve beyin fırtınasının sesi de, eğer daha önce duymadıysanız,
böyle bir şeydir.
Sesini daha da yükseltebilirsek yükseltelim.
Oğlum buna "mısır patlatırken tam çekmeyen bir radyo istasyonunu dinlemek" diyor.
Bu bir beyin.
Bu elektrik fırtınaları bir hoparlöre yönlendirdiğinizde olan bu
yüz beyin hücresinin çalışmasını dinliyorsunuz,
sizin beyninizin sesi böyle -- benim beynimin de, herhangi bir beynin de.
Sinir bilimciler olarak bizim şu anda yapmak istediğimiz şey,
bu senfonileri, beyin senfonilerini dinleyip
taşıdıkları mesajları çıkarmaya çalışmaktır aslında.
Tam olarak 12 yıl önce
beyin-makine arayüzü adında bir hazırlık yarattık.
Burada nasıl çalıştığını gösteren bir şema var.
Fikir şu; bu fırtınaları, elektriksel atımları dinlemek için sensörler alalım
ve bu sinyalleri, bu fırtınanın bir hayvanın beyninden çıkıp
bacaklarına veya kollarına ulaşması için geçen sürede --
yaklaşık yarım saniye --
okuyup, içindeki motor mesajları
çıkarıp dijital komutlara
çevirdikten sonra, o beynin
gerçek zamanlı
motor hareketini yaptıracak yapay bir cihaza gönderebiliyor muyuz bakalım.
Ve bu mesajı, bedenin hareketi nasıl yaptığı ile karşılaştırdığımızda
ne kadar iyi ilettiğimizi ölçüp ölçemediğimizi görelim.
Eğer gerçekten artık beynin kontrolünde olan
bu robot, mekanik, bilgisayar düzenekten geri dönen duyusal sinyalleri
beyine geri besleme
sağlayabilirsek
beyin, yapay bir makine
parçasından gelen mesajları nasıl alıyor görürüz.
10 sene önce tam olarak bunu yaptık.
Bu alanın süperstarlarından biri haline gelen
Aurora adında süperstar bir maymunla başladık.
Aurora bilgisayar oyunları oynamayı seviyordu.
Burada görebileceğiniz gibi,
bizim gibi, çocuklarımız gibi, bu oyunu joystick kullanarak oynamayı seviyor.
İyi bir primat olarak, doğru cevabı bulmadan önce hile yapmaya bile çalışıyor.
Dolayısıyla bu joystick ile kontrol ettiği imlecin üzerinden
geçmesi gereken hedef görünmeden önce bile
Aurora nerede olursa olsun hedefi bulmaya çalışıyor.
Bunu yapmasının sebebi de,
imleci hedeften her geçirişinde bir damla
Brezilya portakalı suyu kazanması.
Size söyleyebilirim ki tüm maymunlara küçük bir damla
Brezilya portakalı suyu için her şeyi yaptırabilirsiniz
Aslında tüm primatlara yaptırabilirsiniz.
Bir düşünün.
Neyse, Aurora gördüğünüz gibi bu oyunu oynarken
ve günde bin deneme yapıp
yüzde 97 doğru tutturup 350 mililitre portakal suyu kazanırken
biz kafasında oluşan beyin fırtınalarını kaydedip
Auroranın yaptığı hareketleri
tekrarlamayı öğrenen bir robot kola gönderiyorduk.
Çünkü asıl fikir, bu beyin-makine arayüzünü çalıştırıp,
Aurora'nın oyunu sadece düşünerek ve bedeninin
müdahalesi olmadan oynamasını sağlamaktı.
Beyin fırtınaları, imleci hareket ettirip
hedefin üzerinden geçecek bir kolu oynatacaktı.
Aurora da tam olarak bunu yaparak bizi şaşırttı.
Oyunu bedenini hareket ettirmeden oynadı.
Yani burada gördüğünüz imlecin her hareketi,
işte bu anladığı ilk an.
Bu bir beynin amacının,
bir primat bedeninin fiziksel alanından kurtulup
dışarıda, o dış dünyada, yapay bir cihazı kontrol
ederek hareket ettiği ilk an.
Ve Aurora oyun oynamaya, küçük hedefi bulmaya
ve istediği, aşerdiği portakal suyunu almaya devam etti.
Bunu, o sırada yeni bir kol elde ettiği için yaptı.
Size gösterdiğim ilk videodan 30 gün sonra
burada hareket ettiğini gördüğünüz robot kol
Aurora'nın beyninin kontrolü altında
ve imleci hedefe ulaşmak için hareket ettiriyor.
Aurora artık oyunu bu robot kolla oynayabileceğini biliyor,
ancak biyolojik kollarıyla istediğini yapma becerisini de kaybetmiş değil.
Sırtını kaşıyabilir, bizi kaşıyabilir, başka bir oyun oynayabilir.
Yani her yönden
Aurora'nın beyni yapay cihazı, bedeninin bir uzantısı
olarak dahil etti.
Aurora'nın aklında kendisinin yansıması
bir kol daha alacak şekilde genişletildi.
Bunu 10 yıl önce yaptık.
Şimdi 10 yıl ileriye gidelim.
Geçen sene, robot bir cihaza ihtiyaç olmadığını farkettik.
Sadece sayısal bir beden, bir avatar, bir maymun avatarı oluşturulabilir.
Ve onu maymunlar için bu avatarla iletişime geçmesi için kullanabilir,
ya da onları sanal bir dünyada avatarın ilk insan perspektifi olduklarını
sanmalarını sağlayacak şekilde eğitebilirsiniz
ve onun beyinsel aktivitesini, avatarın kol ve bacak hareketlerini kontrol etmede kullanabilirsiniz.
Bizim yaptığımız basitce hayvanlara avatarlarını nasıl kontrol
edeceklerini ve sanal dünyadaki
görünen objeleri keşfetmeyi öğretmekti.
Ve bu objeler görünüş olarak aynı,
fakat avatar bu objelerin yüzeyleriyle kesişince,
objenin dokusuna oransal olarak elektriksel bir mesaj yollar,
ki bu mesaj direkt olarak maymunun beynine gider,
ve avatarın dokunduğu şeyin ne olduğu hakkında beyni bilgilendirir.
Ve sadece 4 hafta içinde, beyin bu yeni hissi öğrenir
ve yeni bir yol elde eder - yeni bir his gibi.
Ve böylelikle beyni tam anlamıyla özgürleştirmiş olursunuz
çünkü bu avatarı hareket ettirmek için beynin motor emirler vermesini sağlıyorsunuz.
Ve avatardan gelen geri bildirimler tenin müdahalesi olmadan
direkt olarak beyin tarafından işletilir.
Bu yüzden burada gördüğünüz şey, görevin tasarlanmasıdır.
Bu üç hedefe basitçe dokunan bir hayvanı göreceksiniz.
Ve o sadece birini secmek zorunda çünkü sadece biri
istedikleri portakal suyu ödülüne sahip.
Ve onu sanal bir kol kullanarak dokunma yardımıyla seçmek zorunda,
ve bu tamamen yaptıkları şey.
Bu beynin tamamıyla vücudun fiziksel kısıtlamalarından
özgürleştirilmesi ve algısal bir vazifeyle görevlendirilmesi.
Hayvan, hedeflere dokunması icin avatarı kontrol ediyor
ve o direkt olarak beynin içinde elektriksel bir mesaj alarak dokuyu hissediyor,
böylece beyin ödülle ilişkilenmiş dokunun ne olduğuna karar veriyor.
Filmde gördüğünuz açıklamalar maymun için görünmüyor
ve bu arada, onlar zaten İngilizce okuyamıyor,
bu yüzden onlar sadece sizin doğru hedefin pozisyon değiştirmekte olduğunu bilmeniz için varlar,
ve onlar dokunsal bir ayrımla bulabilirler
basıp seçebilirler.
Bu yüzden bu hayvanların beyinlerine baktığımızda,
üst panelde beyinsel aktiviteyle elektriksel fırtınaların hayvan
bir kumanda kullanıyorken beyindeki
nöron örneğiyle ne olduğunu
gösteren 125 hücrenin dizilimini görüyorsunuz
Ve bu her nörofizyolojistin bileceği bir resim.
Basit bir dizilim, bu hücrelerin mümkün olan her yönde kodlama yaptığını gösterir.
Aşağıdaki resim vücut hareket etmeyi durdurduğunda ve hayvan robotik bir araç ya da
sayısal bir avatarı kontrol ettiğinde ne olduğunu gösteriyor.
Bilgisayarlarımızı en hızlı bir şekilde yeniden konumlar konumlamaz
beyinsel aktivite bu yeni aracı sanki bu da primat vücudunun
bir parçasıymış gibi ifade etmeye başlar.
Beyin onu da ölçebildiğimiz en hızlı bir şekilde özümsüyor.
Bu bize, benlik hissimizin vücutlarımızın
son doku tabakasında bitmediğini, fakat beynimizin emirleriyle oluşan
araçların elektronlarının son tabakasıyla bittiğini belirtiyor.
Kemanlarımız, arabalarımız, bisikletlerimiz, futbol toplarımız, giysilerimiz -
bunların hepsi beyin adı verilen bu tür doyumsuz, şaşırtıcı ve dinamik bir sistem tarafından özümseniyor.
Bunu ne kadar ileriye götürebiliriz?
Birkaç yıl önce yaptığımız bir deneyde, bunu denedik.
Amerika'nın Doğu kıyısında Duke Üniversitesi'nde
bir bandın üzerinde koşan bir hayvanla,
hareket etmek için gereken beyin fırtınalarını oluşturduk.
Kyoto, Tokyo'da ATR Laboratuarı'nda tüm yaşamı boyunca
bir beyin, bir insan beyni
ya da bir primat beyni tarafından kontrol edilmeyi hayal eden
robotik bir aracımız ve insansı bir robotumuz vardı.
Burada olan şey şu ki, hareketleri meydana getiren beyin aktivitesi
Japonya'ya transfer edildi ve bu robotu yürüttü
bu sırada bu yürüyüşün ölçümü de Duke'e gönderildi,
böylece önünde yürüyen bu robotun bacaklarını maymun görebiliyordu.
Böylece ödüllendirilmiş oluyordu, fakat bu ödül vücudunun yaptığından dolayı değil
gezegenin öbür tarafında, beyin aktivitesi tarafından kontrol
edilen robotun her bir doğru hareketi sebebiyleydi.
Komik olan, bu dairesel hareket, maymunun kafasından ayrılan
ve kendi kasına ulaşan beyin fırtınalarından
20 milisaniye daha az sürmesi.
Maymun, gezegenin bir ucundan diğer ucuna 6 kat daha büyük olan bir robotu hareket ettiriyordu.
Bu, robotun tek başına yürüyebildiğini gösteren deneylerden biri.
Bu Japonya'da bir primatin beyin aktivitesinin kontrolüyle
gerçekleşen bir rüyadır.
Peki bunu nereye doğru götürüyoruz?
Kulaklarımızın arasında sahip olduğumuz
bu dinamik evrenin özelliklerini çalışmanın yanında, tüm bu araştırmayla ne yapacağız?
Aslında fikir şu ki, tüm bu teknoloji ve bilgiyi alıp
dünyada sahip olduğumuz nörolojik problemlerden birini tamir etmeyi denemek.
Milyonlarca insan bu beyin fırtınalarını
gerçek hareketlere dönüştürme yetisini kaybetti.
Beyinleri bu fırtınaları ve hareketler için kodları yaratmaya devam etmesine karşın,
omuriliklerindeki bir lezyon tarafından yaratılan bariyeri geçemiyorlar.
Bu yüzden fikrimiz, bir kestirme yol yaratmak
ve bu sinyallari, sayısal mikromühendisliği kullanan lezyonu
atlayan, yeniden hareket etme isteğini içeren geniş ölçekli beyin fırtınalarını okuyacak
beyin-makina arayüzlerini kullanmak
ve bunu yeni bir vücuda, dış iskelet adı verilen bütün bir vücuda,
bu hastaların yeni bir vücudu olacak bütün bir robotik takıma göndermek.
Ve bu birlik tarafından üretilen resmi görebilirsiniz.
'Yeniden Yürü' adındaki bu proje kâr amacı gütmeyen,
Avrupa'dan, buradan Amerika'dan ve
Brezilya'dan inşa edilecek bu yeni vucut, ki bu Aurora
ve diğer maymunlara beyin-makina arayüzü yoluyla bu araçları kullanmalarına izin veren
ve günlük hayatımızda kullandığımız gereçleri kapsayan
aynı plastik mekanizmalara sahip olduğuna inandığımız bu vücut
üzerinde çalışacak bilim adamlarını bir araya getiren bir birliktir.
Aynı mekanizma, umuyoruz ki, bu hastalara yapmak istedikleri hareketleri yeniden yapabileceklerini
hayal etmelerine izin vermekle ve bunları hareketlere
dönüştürmekle kalmayıp,
kontrol eden beynin yeni vücudunu özümseyecek bu vücuda dönüştürecek.
10 yıl önce bana dendi ki,
bunun olması imkansıza yakın ve hiçbir zaman böyle bir şey olmayacak.
Bir bilim adamı olarak diyebilirim ki,
60'lı yılların ortalarında Güney Brezilya'da
Ay'a gideceğini söyleyen birkaç çılgın adamı izleyerek büyüdüm.
Ve 5 yaşımda,
NASA'nın niçin Kaptan Kirk ve Spock'u işe almadığını hiçbir zaman anlamadım,
sonuçta bu çok kârlı olurdu,
fakat bir çocuk olarak,
büyük annemin de söylediği gibi şuna inandım:
İmkansız, birinin onun gerçekleşmesi için yeterli çabayı yeteri kadar
göstermemesinden kaynaklanan ama aslında mümkün olan bir şeydir.
Bu yüzden bana dediler ki, birini yürütmek imkansızdır.
Sanırım büyük annemin tavsiyesini dinleyeceğim.
Teşekkürler.
(Alkışlar)