Мигель Николелис: Обезьяна управляет роботом силой мысли. На самом деле.
-
0:00 - 0:03То, чем я мои коллеги занимаемся
в области неврологии, -
0:03 - 0:05во многом похоже на работу метеорологов.
-
0:05 - 0:09Мы гоняемся за бурями.
-
0:09 - 0:14Мы хотим наблюдать и изучать бури —
бури в мозге. -
0:14 - 0:17Мы с вами часто говорим о мозговых штурмах,
-
0:17 - 0:20но редко можем увидеть или послушать
настоящую мозговую бурю. -
0:20 - 0:22Я люблю начинать свои лекции
-
0:22 - 0:25со знакомства слушателей с такой бурей.
-
0:25 - 0:28С первой записи, когда нам
удалось запечатлеть не один нейрон, -
0:28 - 0:30а целую сотню одновременно.
-
0:30 - 0:33Мы смогли измерить электрические разряды
-
0:33 - 0:35сотни клеток одного животного.
-
0:35 - 0:37Вот что мы получили,
-
0:37 - 0:39это первые 10 секунд записи.
-
0:39 - 0:43Нам удалось поймать крошечный фрагмент мысли
-
0:43 - 0:46и рассмотреть его.
-
0:46 - 0:47Я говорю студентам,
-
0:47 - 0:51что неврологи — это в некоторой степени астрономы.
-
0:51 - 0:52Мы имеем дело с системами,
-
0:52 - 0:55сравнимыми по количеству клеток
-
0:55 - 0:58только с количеством галактик во Вселенной.
-
0:58 - 1:01И вот среди миллиардов нейронов
-
1:01 - 1:04нам удалось записать сотню 10 лет назад.
-
1:04 - 1:06Теперь мы можем записать уже тысячу.
-
1:06 - 1:11И надеемся выяснить нечто первостепенное
о человеческой природе. -
1:11 - 1:13Если вы ещё не в курсе, знайте:
-
1:13 - 1:18всё, чем мы определяем человеческую природу,
связано с этими бурями — -
1:18 - 1:23бурями, которые бушуют
над холмами и равнинами мозга, -
1:23 - 1:27придавая форму нашим воспоминаниям,
-
1:27 - 1:30убеждениям, чувствам, планам на будущее.
-
1:30 - 1:32Всё, что мы делаем,
-
1:32 - 1:37всё, что человек когда-либо совершил или совершит —
-
1:37 - 1:42это тяжкий труд множества нейронов,
порождающих такие бури. -
1:42 - 1:45Буря, если вам не доводилось слышать ранее,
-
1:45 - 1:48звучит вот так.
-
1:48 - 1:51Можно сделать чуть громче.
-
1:51 - 1:58Мой сын говорит, что это похоже на «попкорн,
взрывающийся под звуки шипящей радиоволны». -
1:58 - 1:59А это мозг.
-
1:59 - 2:03Вот что случается, если подключить
такую электрическую бурю к динамику: -
2:03 - 2:06вы услышите, как зажгутся сотни нервных клеток.
-
2:06 - 2:10Ваш мозг будет звучать именно так.
И мой мозг, и любой другой. -
2:10 - 2:14Мы, неврологи, слушаем эти симфонии,
-
2:14 - 2:19симфонии мозга,
-
2:19 - 2:23и пытаемся расшифровать послания,
скрытые в них. -
2:23 - 2:26В частности 12 лет назад
-
2:26 - 2:29мы создали так называемый
компьютерно-мозговой интерфейс. -
2:29 - 2:31На этой схеме показано, как он работает.
-
2:31 - 2:37Идея была такая. Мы взяли датчики
для прослушивания этих бурь, электрических разрядов, -
2:37 - 2:40и решили проверить,
возможно ли за тот же отрезок времени, -
2:40 - 2:45что сигнал, выходящий из мозга,
достигает ног или рук животного — -
2:45 - 2:48примерно за полсекунды —
-
2:48 - 2:50возможно ли прочесть эти сигналы,
-
2:50 - 2:54выделить моторную составляющую,
-
2:54 - 2:56перекодировать её в цифровую команду
-
2:56 - 2:58и передать искусственному устройству,
-
2:58 - 3:04которое будет воспроизводить произвольные
двигательные намерения мозга в реальном времени. -
3:04 - 3:08А затем оценить, насколько хорошо
нам удалось перекодировать команду -
3:08 - 3:11в сравнении с тем, как это делает тело.
-
3:11 - 3:14И если нам удастся создать обратный сигнал —
-
3:14 - 3:20сенсорный сигнал, отправленный роботизированным,
механическим, вычислительным устройством, -
3:20 - 3:22которое находится под контролем мозга —
-
3:22 - 3:23отправить его обратно в мозг
-
3:23 - 3:25и посмотреть, как мозг реагирует
-
3:25 - 3:30на получение информации
от искусственного механизма. -
3:30 - 3:33Именно это мы сделали 10 лет назад.
-
3:33 - 3:36Мы начали с замечательной обезьяны Авроры,
-
3:36 - 3:38которая потом прославилась в этой области.
-
3:38 - 3:40Аврора любила видеоигры.
-
3:40 - 3:42Как видно на экране,
-
3:42 - 3:47для игры ей нравилось пользоваться джойстиком,
как и всем нам или нашим детям. -
3:47 - 3:51И как настоящий примат,
она даже пыталась смухлевать,
прежде чем найти правильный ответ. -
3:51 - 3:56Мишень, которую ей нужно перечеркнуть курсором
при помощи джойстика, -
3:56 - 3:58ещё не появилась,
-
3:58 - 4:02а Аврора уже пытается найти её по всему экрану.
-
4:02 - 4:04Каждый раз
-
4:04 - 4:07перечёркивая мишень маленьким курсором,
-
4:07 - 4:10она получает каплю
бразильского апельсинового сока. -
4:10 - 4:13Я вас уверяю, ради капли
бразильского апельсинового сока -
4:13 - 4:16любая обезьяна пойдёт на всё,
что вам будет угодно. -
4:16 - 4:19Или даже любой примат.
-
4:19 - 4:20Задумайтесь над этим.
-
4:20 - 4:24Итак, пока Аврора играла,
-
4:24 - 4:26проходя тысячу испытаний в день,
-
4:26 - 4:30попадая по цели в 97% случаев
и получая 350 миллилитров апельсинового сока, -
4:30 - 4:33мы записывали мозговые бури,
которые происходили у неё в голове -
4:33 - 4:35и пересылали их на роботизированную руку,
-
4:35 - 4:39которая обучалась копировать движения Авроры.
-
4:39 - 4:43Идея заключалась в том, чтобы подключить
интерфейс взаимодействия мозга и компьютера -
4:43 - 4:47и сделать так, чтобы Аврора
смогла играть, только подумав об игре, -
4:47 - 4:50не совершая движений телом.
-
4:50 - 4:53Её мозг управлял бы роботизированной рукой,
-
4:53 - 4:56которая перемещала бы курсор,
перечёркивая мишени. -
4:56 - 4:59И к нашему глубокому удивлению,
у Авроры всё получилось. -
4:59 - 5:03Она играла, не двигая телом.
-
5:03 - 5:05Вот эти траектории движения курсора,
-
5:05 - 5:08когда Аврора впервые осознала это.
-
5:08 - 5:10Это первый раз,
-
5:10 - 5:17когда намерение мозга удалось
высвободить из оков тела примата -
5:17 - 5:21и реализовать во внешнем мире
-
5:21 - 5:24с помощью управляемого устройства.
-
5:24 - 5:29Аврора продолжала играть,
попадать по маленьким мишеням -
5:29 - 5:32и получать желанный апельсиновый сок.
-
5:32 - 5:39Ей удавалось это делать, потому что к тому времени
у неё появилась новая рука. -
5:39 - 5:42Вот роботизированная рука
спустя 30 дней после первого, -
5:42 - 5:45предыдущего видеофрагмента.
-
5:45 - 5:47Рукой управляет мозг Авроры
-
5:47 - 5:51и перемещает её так, чтобы попасть по мишени.
-
5:51 - 5:55Аврора знает, что теперь она может играть
с помощью роботизированной руки, -
5:55 - 6:00но она не потеряла способность
пользоваться своими руками,
чтобы делать, что ей заблагорассудиться. -
6:00 - 6:04Она может почесать спину себе или кому-нибудь из нас,
а может играть в другую игру. -
6:04 - 6:06С уверенностью можно утверждать,
-
6:06 - 6:10что мозг Авроры принял искусственное устройство
-
6:10 - 6:13как продолжение её тела.
-
6:13 - 6:16Образ своего тела, который был у Авроры,
расширился — -
6:16 - 6:20к нему добавилась ещё одна рука.
-
6:20 - 6:23Это тоже было 10 лет назад.
-
6:23 - 6:26Давайте перенесёмся на 10 лет вперёд.
-
6:26 - 6:31В прошлом году мы поняли, что для такого расширения
образа роботизированное устройство не нужно. -
6:31 - 6:36Достаточно создать виртуальное тело, проекцию,
аватар обезьяны. -
6:36 - 6:40Обезьян можно обучить взаимодействовать с аватарами
-
6:40 - 6:45или воспринимать аватар в виртуальном мире
-
6:45 - 6:48как деятеля, от первого лица,
-
6:48 - 6:53и управлять движением её рук и ног
с помощью своего мозга. -
6:53 - 6:56Мы научили животных
-
6:56 - 6:59управлять такими проекциями
-
6:59 - 7:03и изучать объекты,
находящиеся в виртуальном мире. -
7:03 - 7:05Эти объекты внешне идентичны друг другу,
-
7:05 - 7:09но когда аватар касается
поверхности одного из них, -
7:09 - 7:16то в мозг поступает электрический сигнал,
соответствующий микротактильной текстуре объекта, -
7:16 - 7:20и сообщает мозгу,
-
7:20 - 7:25чего коснулась рука аватара.
-
7:25 - 7:30Спустя всего четыре недели
мозг привыкает к обработке новых сигналов -
7:30 - 7:36и создаёт новый сенсорный канал —
можно сказать, новое чувство. -
7:36 - 7:38Таким образом, мозг освобождается.
-
7:38 - 7:43Теперь он может посылать двигательные команды
для управления аватаром. -
7:43 - 7:48Обратные сигналы, поступающие от аватара,
обрабатываются мозгом непосредственно, -
7:48 - 7:50без участия кожи.
-
7:50 - 7:53На экране вы видите задание.
-
7:53 - 7:57Животное должно коснуться трёх объектов
-
7:57 - 8:01и выбрать один из них, потому что только
за один из них можно получить награду, -
8:01 - 8:03желанный апельсиновый сок.
-
8:03 - 8:09Выбрать объект нужно, полагаясь на
тактильные ощущения виртуальной руки.
Руки, которой не существует. -
8:09 - 8:11Именно это животные и делают.
-
8:11 - 8:14Это полное освобождение мозга
-
8:14 - 8:19от физических ограничений тела
и двигательных нервов при восприятии. -
8:19 - 8:23Животное управляет виртуальной проекцией,
которая касается объектов. -
8:23 - 8:28И животное чувствует текстуру объектов,
получая электрические послания прямо в мозг. -
8:28 - 8:32А мозг анализирует,
какая из текстур связана с наградой. -
8:32 - 8:36Подписи, которые показаны на экране,
не видны обезьянам. -
8:36 - 8:39Хотя они и по-английски то не читают.
-
8:39 - 8:44Эти подписи специально для вас, чтобы показать,
что положение искомого объекта меняется. -
8:44 - 8:48Но обезьянам всё равно удаётся его найти
по тактильным ощущениям, -
8:48 - 8:51нажать на него и выбрать.
-
8:51 - 8:54Давайте взглянем на мозг такой обезьяны.
-
8:54 - 8:57Вверху показан блок из 125 клеток,
-
8:57 - 9:02демонстрирующих мозговую активность:
-
9:02 - 9:04электрические бури блока нейронов
в мозге животного, -
9:04 - 9:06которое играет с помощью джойстика.
-
9:06 - 9:08Это изображение знакомо каждому нейрофизиологу.
-
9:08 - 9:13Клетки мозга посылают сигналы о движениях
во всех возможных направлениях. -
9:13 - 9:19На изображении внизу показано,
что происходит, когда тело не двигается, -
9:19 - 9:25и животное управляет роботом
или виртуальной проекцией. -
9:25 - 9:28Так же быстро, как мы перезагружаем компьютеры,
-
9:28 - 9:34мозговая активность переключается
на восприятие нового инструмента -
9:34 - 9:39как естественного продолжения тела животного.
-
9:39 - 9:44Мозг приспосабливается к этому стремительно —
мы едва успеваем измерить. -
9:44 - 9:48Это говорит нам о том, что наше самоощущение
-
9:48 - 9:52не заканчивается на последнем
слое эпителия нашей кожи — -
9:52 - 9:58оно заканчивается на последнем слое
электронов инструмента, которым мы управляем
с помощью своего мозга. -
9:58 - 10:02Скрипки, автомобили, велосипеды,
футбольные мячи, одежда — -
10:02 - 10:09ненасытная удивительная динамичная система
под названием «мозг» впитывает все эти предметы. -
10:09 - 10:11Есть ли тому предел?
-
10:11 - 10:15Несколько лет назад мы провели эксперимент,
чтобы выяснить это. -
10:15 - 10:18Обезьяна в Университете Дьюка
на Восточном побережье США -
10:18 - 10:20бежала по беговой дорожке,
-
10:20 - 10:23генерируя мозговые бури,
необходимые для движения. -
10:23 - 10:27А городе Киото, в Японии,
в лаборатории вычислительной неврологии -
10:27 - 10:29Международного института передовых
телекоммуникационных исследований -
10:29 - 10:35у нас был человекоподобный робот,
всю жизнь мечтавший получить команду от мозга — -
10:35 - 10:38мозга человека или примата.
-
10:38 - 10:43Мозговая активность,
управляющая движением обезьяны, -
10:43 - 10:47была передана японскому роботу,
который смог пойти, -
10:47 - 10:51а данные с движущегося робота,
были отправлены обратно в Университет Дьюка, -
10:51 - 10:56чтобы обезьяна могла видеть перед собой
ноги идущего робота. -
10:56 - 11:00Так обезьяна получала награду
не за движения своего тела, -
11:00 - 11:05а за каждое правильное движение робота,
находящегося в другом полушарии -
11:05 - 11:07и управляемого её мозгом.
-
11:07 - 11:15Удивительно, но путь сигнала вокруг земного шара
занял на 20 миллисекунд меньше, -
11:15 - 11:19чем нужно мозговой буре,
чтобы покинуть мозг обезьяны, -
11:19 - 11:23и достигнуть мышцы.
-
11:23 - 11:29Обезьяна управляла роботом
в шесть раз большего размера, чем она сама,
и находящимся на другом конце света. -
11:29 - 11:35Это один из экспериментов,
когда роботу удалось пойти автономно. -
11:35 - 11:40Робот CB1 осуществляет свою мечту в Японии,
-
11:40 - 11:44находясь под управлением мозга примата.
-
11:44 - 11:46К чему нас всё это?
-
11:46 - 11:48Для чего нам все эти исследования,
-
11:48 - 11:54помимо самоцели изучить свойства
этой динамичной вселенной, что у нас между ушей? -
11:54 - 11:59С помощью накопленных знаний и технологий
-
11:59 - 12:04мы хотим решить одну из самых сложных
неврологических проблем на сегодняшний день. -
12:04 - 12:09Миллионы людей утратили способность
расшифровывать мозговые сигналы -
12:09 - 12:11в приказы к действию, к движению.
-
12:11 - 12:16Их мозг продолжает порождать сигналы
и отдавать приказы двигаться, -
12:16 - 12:21но они не могут преодолеть преграду,
возникшую при повреждении спинного мозга. -
12:21 - 12:24Мы хотим создать обходной путь,
-
12:24 - 12:28использовать интерфейс взаимодействия
между компьютером и мозгом
для чтения мозговых сигналов, -
12:28 - 12:32масштабных мозговых бурь,
в которых зашифровано желание двигаться, -
12:32 - 12:36чтобы обойти поражённые ткани
с помощью компьютерной микроинженерии -
12:36 - 12:43и передать их новому телу — экзоскелету,
-
12:43 - 12:49роботизированному костюму, который
станет новым телом для таких людей. -
12:49 - 12:53На экране схема проекта «Пойти снова».
-
12:53 - 12:57Некоммерческое объединение «Walk Again Project»
[англ. «Пойти снова»], -
12:57 - 13:00в которое входят учёные из Европы,
-
13:00 - 13:01США и Бразилии,
-
13:01 - 13:06работает над тем,
чтобы создать такое новое тело. -
13:06 - 13:09Тело, которое, по нашему мнению,
с помощью таких же пластиковых механизмов, -
13:09 - 13:15что позволяют Авроре и другим обезьянам
использовать инструменты через интерфейс
взаимодействия между компьютером и мозгом, -
13:15 - 13:21позволяет нам приспосабливаться к инструментам,
которые мы создаём и используем
в повседневной жизни... -
13:21 - 13:24Мы надеемся, что этот же механизм
позволит людям -
13:24 - 13:28не просто думать о движениях,
которые они хотели бы совершить, -
13:28 - 13:31и расшифровывать сигналы мозга
в движения нового тела, -
13:31 - 13:38но и воспринять такое тело как новое,
управляемое мозгом. -
13:38 - 13:42Десять лет назад мне говорили,
-
13:42 - 13:47что это никогда не произойдёт,
что это невозможно. -
13:47 - 13:49Но как учёный я могу ответить только одно.
-
13:49 - 13:52Я вырос в южной части Бразилии.
-
13:52 - 13:58В середине 60-ых годов я смотрел
как сумасшедшие ребята говорили о том, как они полетят на Луну. -
13:58 - 13:59Мне было 5 лет,
-
13:59 - 14:03и я не понимал, почему НАСА не наняли
капитана Кёрка и Спока для выполнения этой миссии — -
14:03 - 14:06они же эксперты в этом деле.
-
14:06 - 14:09Однако только увидев это, ещё будучи ребёнком,
я понял кое-что. -
14:09 - 14:12Как говорила моя бабушка:
-
14:12 - 14:14«Невозможное — это возможное,
-
14:14 - 14:18просто никто ещё не потрудился достаточно,
чтобы оно сбылось». -
14:18 - 14:22Мне говорили, что невозможно сделать так,
чтобы человек снова пошёл. -
14:22 - 14:25Думаю, я последую совету моей бабушки.
-
14:25 - 14:26Спасибо за внимание.
-
14:26 - 14:34(Аплодисменты)
- Title:
- Мигель Николелис: Обезьяна управляет роботом силой мысли. На самом деле.
- Speaker:
- Miguel Nicolelis
- Description:
-
Может ли наш мозг управлять роботами напрямую, без помощи тела? Мигель Николелис рассказывает о выдающемся эксперименте, в котором сообразительная обезьяна из США учится управлять своей виртуальной проекцией, а затем роботом в Японии — всё только силой мысли. Данное исследование имеет большое значение для людей, страдающих тетраплегией (параличом всех четырёх конечностей), и, возможно, для всех нас. (Снято на TEDMED 2012)
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 14:55
Aliaksandr Autayeu approved Russian subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | ||
Aliaksandr Autayeu accepted Russian subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | ||
Aliaksandr Autayeu edited Russian subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | ||
Aliaksandr Autayeu edited Russian subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | ||
Aliaksandr Autayeu edited Russian subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | ||
Aliaksandr Autayeu edited Russian subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | ||
Pauline Hortman edited Russian subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | ||
Pauline Hortman edited Russian subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. |