我和同事們所做的神經科學研究 幾乎就像天氣預報員的工作 我們總是追逐風暴 我們希望目睹及測量風暴－ 我指的是腦風暴，所謂的腦力激盪 我們平日總是談論腦風暴 但幾乎不曾實際目睹或聽聞 所以我總喜歡 以其中一個實例作為演講的開場白 事實上，我們首次記錄超過一個神經元－ 同時記錄一百個腦細胞 我們可以測量 同一隻動物的一百個腦細胞電波 這是我們首次紀錄的圖像 前10秒的圖像紀錄 因此我們有了一些想法 我們可以將它呈現在眼前 我總是告訴學生 我們也可將神經科學家視為某種天文學家 因為我們處理的系統 以細胞數量來說，是唯一能媲美 宇宙中星系數量的系統 其中存在超過十億個神經元 10年前，我們僅記錄到其中100個 現在我們可記錄到1000個 我們希望瞭解關於人類特質的基本面 因為，如果你還不知道 我們定義的一切人類特質均來自於這些風暴 來自這些在大腦中四處穿梭的風暴 它定義了我們的記憶、我們的信念 我們的感覺、我們未來的計劃 我們曾經做過的一切 每個人曾經做過、正在做或即將做的一切 需要眾多神經元賣力地產生這種風暴 腦風暴的聲音，如果你不曾聽過 類似這樣 你可以將它放大 我兒子稱之為「一邊做爆米花 一邊聽頻道未調準的AM電台」 這是大腦 這是當你將電波風暴 以擴音器放大時的情況 你聽見的是一百個腦細胞發出的聲音 你的大腦會發出這樣的聲音－ 我的大腦、任何人的大腦皆是 身為神經科學家的我們目前想做的 就是實際聆聽這些交響樂 大腦演奏的交響樂 試著擷取它們所攜帶的訊息 尤其是，大約12年前 我們創造了一個名為腦機介面的裝置 這是一張說明其運作方式的流程圖 其中的想法是，我們使用一些 感應器，聆聽這些風暴、這些電波 觀察是否能夠 在風暴離開腦部 抵達某隻動物的腿或手臂同時 大約需要半秒時間－ 觀察是否能讀取這些訊號 擷取其中嵌入的動作訊息 將它轉譯成數位指令 發送到一個人工裝置中 即時重現大腦自主運動的情況 觀察是否能測量訊息轉譯程度 當我們將它與身體實際運動情形比較時 如果我們確實得到回饋機制 即此時在大腦控制下 由機器人、機械或計算執行裝置 傳回的感覺訊號 傳回大腦 觀察大腦如何處理 來自人工機械裝置的訊息 這正是我們10年前進行的研究 我們首先以一隻名為 Aurora的明星猴進行實驗 她已成為這個領域的超級巨星之一 Aurora喜歡玩電子遊戲 如你們在圖中所見 她喜歡使用搖桿，就像任何人 任何孩子一樣，玩這個遊戲 身為聰慧的靈長類動物 她甚至試著在得到正確答案前做假動作 因此，甚至在目標出現之前 她已試著用搖桿控制的游標劃過螢幕 Aurora試著尋找目標，無論它在何處 如果她這麼做 因為每當她將小游標劃過目標 就能得到一滴巴西橙汁 我可以告訴大家，猴子會為你做任何事 只要你給牠一小滴巴西橙汁 事實上，任何靈長類動物皆是如此 想想這一點 好，當Aurora 玩這個遊戲時，如各位所見 每天重複上千次 獲得97 %正確率和350毫升橙汁 我們記錄她大腦中產生的腦風暴 將它傳送到機械臂中 讓它學習重現Aurora所做的動作 因為其中的想法是 確實將這個腦機介面開啟 讓Aurora僅藉由思考進行這個遊戲 不需以她的身體為媒介 她的腦風暴將控制機械臂 使游標移動，劃過目標 令我們震驚的是，這正是Aurora所做的 她不需移動身體即可進行這個遊戲 因此，現在你所見的每一道游標移動軌跡 這正是她首次成功的一刻 這是史上第一次 靈長類動物體內釋放的大腦意志 能表現在外，顯露於體外的世界 僅藉由控制某種人工裝置 Aurora持續地玩這個遊戲 持續地尋找這個小目標 得到她想要且渴望的橙汁 好，她這麼做的原因是 就在那時，她獲得一條新手臂 你在影片中所見的移動機械臂 拍攝於我展示的第一部影片後30天 它在Aurora大腦控制下 將游標移動到目標上 Aurora現在知道 她可以利用這條機械臂玩遊戲 但她並未失去 使用原有手臂、進行她想做的事的能力 她可以抓背、可以抓我們當中 任何一人、可以玩其他遊戲 總之 Aurora的大腦已和那個人工裝置融為一體 將它視為身體的延伸物 Aurora腦海裡的自我模型 已獲得延伸，得到另一隻手臂 好，這是我們10年前的研究 只是迅速回顧一下10年前的進展 去年，我們發現 你甚至不需使用機械裝置 你可以建構一個數位身體 一個化身，一個猴子化身 事實上，你可以讓猴子與它互動 或在虛擬世界當中訓練它 以化身呈現第一人稱視角 利用她大腦的活動 控制化身的手臂或腿部動作 基本上，我們所做的是訓練動物 學習如何控制這些化身 探索出現在虛擬世界中的物體 這些物體外觀相同 但當化身劃這些物體的表面時 它們將傳送 與物體表面紋理相應的電波訊息 直接傳回猴子的大腦 通知大腦化身所接觸的是什麼 在短短4週內，大腦學習處理這種新感覺 獲得全新的感知途徑－就像一種新感官 現在你真正解放了大腦 因為你使大腦發送動作指令，移動這個化身 大腦直接處理來自化身的回饋訊號 不需以皮膚為媒介 你所見的圖片是這項任務的設計 基本上你會看見動物觸摸這三個目標 牠必須選擇其中之一 因為只有一個帶有獎勵 即牠們想得到的橙汁 牠必須藉由虛擬手臂的觸摸進行選擇 一隻不存在的手臂 這正是牠們所做的 這是大腦完全從 身體的生理限制解放 進行知覺任務中的動作 動物控制化身、觸摸目標 藉由直接進入大腦的電波訊號感知紋理 大腦決定何種紋理帶有獎勵 你在電影中所見的傳說不會出現在猴子身上 順帶一提，牠們根本看不懂英語 因此這些文字只是為了 讓你們知道正確目標的位置不斷移動 但牠們可藉由觸覺差異找到正確目標 牠們可藉由按壓進行選擇 因此，當我們觀察這些動物的大腦 上方圖表是由125個細胞組成的陣列 顯示在這個例子中，隨著大腦活動 大腦中的神經元所產生電波風暴 當動物使用搖桿時 這是每位神經生理學家都熟知的圖表 這個基本陣列顯示 這些細胞對應的所有可能方向 下方圖表是當身體停止移動 動物開始控制機械裝置或數位化身的情形 如同重啟電腦般迅速地 大腦的活動開始轉移到這項新工具 彷彿它也是這隻靈長類動物身體的一部分 大腦也如同我們測量般 迅速地與其融為一體 因此這讓我們瞭解，我們的自我意識 並非終止於身體最外層的上皮細胞 而是終止於我們 大腦控制的工具之最外層電子 我們的小提琴 汽車、自行車、足球和服裝 全都被這個貪婪、驚人 名為大腦的動態系統同化 我們能將這項研究發展到什麼程度？ 好，在幾年前所做的一個實驗中 我們將這項研究發展到極限 我們讓一隻動物在跑步機上跑步 在美國東岸的杜克大學 產生足以傳送的腦風暴 我們使用一個機械裝置，一個人形機器人 在日本京都的ATR實驗室 它畢生的夢想就是藉由大腦的控制行動 人類的大腦，或靈長類動物的大腦 圖中所示的情形是 由猴子大腦活動產生的動作 傳送到日本，使機器人行走 行走的畫面同時傳回杜克大學 因此猴子可以看見 機器人的腿在她面前行走 她可以得到獎勵，不是因為她身體的動作 而是因為在她大腦活動的控制下 使地球另一端的機器人 踏出的每一個正確步伐 有趣的是 這趟來回繞行大半個地球的旅程所耗時間 比腦風暴離開猴子大腦 抵達牠本身肌肉所耗時間少了20毫秒 猴子使遠在地球另一端 體型比牠大6倍的機器人移動 這是使機器人自主行走的實驗之一 CB1（機器人名稱）在日本實現了夢想 在靈長類動物的大腦活動控制下 那麼，我們將如何發展這一切？ 我們將如何應用這些研究？ 除了研究這個 位於兩耳之間的動態宇宙性質？ 好，我們的想法是 利用這所有的知識和技術 試著修復世上最嚴重的神經問題之一 數百萬人已失去轉譯這些腦風暴的能力 轉譯成動作、行動 雖然他們的大腦 持續產生這些風暴和動作代碼 但它們無法跨越某種脊髓病變產生的障礙 因此我們的想法是，創造另一條路徑 利用腦機介面讀取訊號 讀取大規模的腦風暴 包括再次行動的渴望 藉由微型電子裝置繞過病變處 將訊號傳送到一個名為外骨骼的新身體 一件將成為病患新身體的機械服 你可以看見這個組織提供的圖片 這是一個名為 「再次行走計畫」的非盈利組織 集合了來自歐洲 美國和巴西的科學家 攜手合作，實際建造這個新身體 我們相信，藉由如圖中的塑膠裝置 可使Aurora和其他猴子 藉由腦機介面使用這些工具 也可使我們與日常生活工具融為一體 我們希望同樣的裝置能使這些病患 不僅是再次想像他們希望做到的動作 將其轉譯為這個新身體的動作 也能使這個身體成為大腦所控制新身體 因此，大約10年前，有人告訴我 這個想法永遠不會成真 這幾乎是不可能的任務 我只能告訴你，身為科學家 我於60年代中期在巴西南部長大 目睹一些瘋狂的傢伙說，他們要前往月球 當時5歲的我 無法理解NASA為何不聘請 寇克艦長和史巴克做這項工作 畢竟他們非常專業 但身為孩子的我，僅是目睹這一切 就足以相信，如祖母經常告訴我的 「所謂的不可能，很可能只是」 「某人並未盡力實現夢想」 因此，當有人告訴我 不可能使某人恢復行走能力時 我想我會聽從祖母的忠告 謝謝 （掌聲）