Tim Marzullo - Week of Code

Tim Marzullo, a neuroscientist and co-founder of Backyard Brains, built DIY neuroscience kits that cost a fraction of lab equipment and now reach 89 countries. He demonstrates real-time muscle signals controlling LEDs and a robotic arm, and has expanded to plant electrophysiology and wireless muscle-control interfaces that work across continents.
Questions this video answers
I was jealous that engineering and coding students could do hands‑on projects in high school, while neuro‑science required a PhD. I wanted to bring neuro‑technology to younger students.
I love biology and neuro‑science, but I would also have liked electrical engineering or even economics because of my experiences living in Chile, the US, and Korea.
Advances in imaging will continue, and thanks to efforts like Backyard Brains, neuroscience will become as common in schools as microscopes.
It’s interdisciplinary—mixing biology, electronics, and programming—so it’s challenging but also fun and creative.
Intelligent mammals and birds can be trained to interact with touch‑screens or levers; the principle is the same as many neuro‑experiments with rodents.
Chapters
Muy, muy buenos días, Tinkers and Wayaks, comunidad LICS. Les agradecemos muchísimo que se encuentren el día de hoy con nosotros. Es nuestro cuarto día de actividades que tenemos en esta parte de la hora de código. Bueno, hoy tenemos, fíjate Lola, hoy me hace favor Lola de hacerme compañía y bueno, ella dirigirá esta parte, pero fíjate Lola, tenemos hoy un invitado genial, está desde Corea, estamos hablando que son casi las 12 de la noche, bueno, 12 de la noche por allá, así que está un poquito desvelado. Tim es una persona que tengo el gusto de conocer desde hace algunos años, coincidimos en Santiago de Chile y nos dio algunas pláticas muy interesantes, pero Platícame un poquito más de él, este, Lolita.
OK, bueno, pues Tim recibió su PhD en neurociencia de la Universidad de Michigan en 2008, en su estadía en el laboratorio de neuroingeniería. Excelente. Entre 2009 y 2010, Tim trabajó como ingeniero de investigación para Neuronexus Technologies, diseñando y apoyando el desarrollo de nuevas tecnologías en electrodos cerebrales para científicos de todo el mundo.
Súper.
Fíjate que también Tim tiene, bueno, lo vamos a ver, es muy generoso con su conocimiento, pero él ha hecho varios TED Talks, o sea, muy interesantes. De hecho, creo que es de los pioneros junto con su socio que emprendió un negocio para bajar estos laboratorios enormes de ciencias cognitivas y de neurociencia a un aspecto más escolar. Entonces, bueno, Tim, ¿qué te parece si le damos paso entonces de una vez para que no le robemos tiempo de su presentación? Tim, es un gusto tenerte acá con nosotros en México. Hola, Tim.
Hola, ¿cómo estás?
Muchas gracias por regalarnos este tiempo. Así que, ¿te parece, Lolita, que ya no le quitamos más tiempo, Tim?
Claro que sí.
Te arrancas con tu presentación y estamos muy felices de tenerte aquí en LICS, que es tu casa.
OK, voy a comenzar entonces. Muchas gracias por la invitación. Yo trabajé en Chile por casi 8 años y yo estoy viviendo en Corea ahora, así perdón, mi castellano es un poquito oxidado, pero vamos a ir juntos en esta cosa. Okay, so vamos a hablar de las señales del cuerpo. Okay, así, the brain es muy difícil a estudiar porque es un órgano electroquímico y me daba pena cuando yo era un alumno de posgrado que todos mis amigos y yo no pudimos estudiar el cerebro hasta posgrado porque todas las personas como los alumnos en tu colegio están haciendo código, están haciendo electrónica. No pude hacer ninguna de esas cosas con el cerebro cuando yo era alumno en colegio. Así nosotros quisimos cambiar esa situación. Okay, so eso fue como Marcos dijo, en 2008, 2009 El equipo era bien grande, súper bien caro. Tú necesitaba mucho apoyo de estado para comprar esta cosa. Así, solo un grupo de personas muy chico podrían hacer experimentos con neurociencia. Y para mí era una tragedia. Y mi socio y yo quisimos cambiar eso. Así, yo he perdido peso bastante en Corea, pero una persona con más peso a la derecha Yo hace 11 años y Greg hace 11 años a la izquierda. Y tú puedes ver, ahora somos un negocio con productos que estamos vendiendo alrededor del mundo con packaging y parece como muy profesional. Pero quiero decir a ustedes los alumnos que cada proyecto comienza con un prototipo muy básico. Y miren estos prototipos, no parecen como nada. Like, cualquier persona que podrían armar este tipo de prototipos con madera, circuitos básicos. Y eso fue el comienzo de Backyard Brains. No fue con muchos recursos y un ejército de ingenieros, fue como dos amigos con su creatividad. Y yo quiero que ustedes hacen algo parecido cuando ustedes están avanzando en sus carreras y deseos y pasiones. Así, con el paso del tiempo, nosotros inventamos un amplificador para amplificar las señales eléctricas de las neuronas en bichos como cucarachas, grillos, gusanos, esos tipos de insectos. Y 11 años después hay 89 países alrededor del mundo que están usando nuestros productos, así estoy muy orgulloso que la mayoría de estos usuarios son Alumnos en colegio o alumnos en universidades. Sí, estamos haciendo la neurorevolución. Estamos haciendo neurociencia común, no es algo exótico. Cualquier persona sí tiene deseo de estudiar el cerebro. Y obviamente no voy a olvidar a mis queridos en México. Tenemos muchos usuarios en México, en colegios y universidades también, alrededor del país entero. Y yo he hecho actividades en Oaxaca y D.F. por mi parte también. Me gusta en otros momentos cuando no hay pandemia, quizás ustedes, yo puedo visitar a ustedes y podemos hacer experimentos juntos en presencia. Sería genial. OK. Ahora estoy viviendo en Corea y estoy haciendo clases como yo hice en Chile por mucho tiempo. Así ustedes pueden ver los muy simpáticos alumnos y estoy haciendo experimentos con ellos y enseñándoles sobre neurociencia. Ahora en 2021, en lugar de una sala gigante, tenemos inventos bastante simples que pueden encajar en una caja de herramientas. Yo puedo tener un laboratorio completo en mi caja de herramientas. Es muy útil. Y también hemos hecho muchas actividades con el media. Tú puedes ver que yo estoy mostrando Antonio Banderas por arriba, cómo controlar un videojuguete con la actividad de "Deja que veas tus ojos". Tenemos algunos charlas TED y tú puedes ver los queridos chilenos en un colegio del campo en la izquierda de abajo haciendo experimentos con la pata de una cucaracha Tú puedes ver la cucaracha, la pata de la cucaracha por la derecha abajo. Sí, y la pata puede crecer de nuevo, así no se preocupen por la cucaracha, se pueden regenerar. Okay, okay, so nosotros estudiamos con todos nuestros inventos la electricidad de la biología, que es diferente de electricidad del mundo moderno, y si yo tuviera más tiempo Yo daría más sobre la teoría de eso, pero eso es como una charla express de hola nomás. Okay. So, hay 3 señales en tu cuerpo que usan neuronas, usan electricidad. Son las neuronas, los músculos y los corazones. Y nosotros tenemos amplificadores que pueden medir todos estos señales en humanos y otros tipos de animales. Así como yo dije, Tenemos muchos tipos de herramientas, cajas de herramientas que funcionan con humanos, con lombrices de tierra y todo eso. OK. So nuestro primer producto, el SpikerBox, fue hecho para experimentar con las neuronas de lombrices y cucarachas. Tú puedes ver los spikes, los impulsos de las neuronas en la parte de la cucaracha en esta figura. También tenemos una gara robótica que tú puedes controlar con tus músculos.
Tim, solamente vemos tu pantalla de inicio, si nos quieres compartir nuevamente para que veamos tus siguientes presentaciones o tus siguientes slides. Lo intentamos nuevamente, por favor.
Voy a hacer un experimento ahora.
Excelente, gracias Tim.
No hay problema. Okay, okay, so this is an example of an amplifier that is compatible with an Arduino. I'm looking at my time. Okay, and so then I'm going to connect some electrodes to my antebrazo. Okay, so my antebrazo. One, uno, dos, tierra. Okay. Okay, and then voy a conectar este cable a los músculos. Okay, estoy conectando los electrodos a mi cuerpo. Okay, okay, and entonces, dame un segundito. Okay, I wanna connect to my iPad. Okay, so just tell me one second. Okay, so meet an iPad. And when I do contractions, you can see more impulses. Those are the spikes of the muscles. So, see, those impulses, impulses grandes. Okay. Y también podemos usar estos impulsos para controlar cosas. Yo estoy controlando los LEDs con mi actividad muscular. Y también podemos controlar cosas más interesantes. Yo tengo un brazo robot. Vamos a hacer un tipo de experimento Iron Man. Okay, so no tengo mucho tiempo, pero soy un científico de acción. No puedo dar una charla sin una demostración real. So si vamos a regresar los slides. Okay, so, okay, window. Okay, ustedes ven la diapositiva? Ustedes pueden verlo. All right, well, no hubo respuesta.
Sí, sí, ya la veíamos. Si la puedes volver a poner, por favor.
Okay, okay. So tenemos amplificadores para ver actividad de neuronas en cucarachas, para controlar robótica con la actividad de tus músculos, para ver las señales del corazón, e incluso para ver las señales del cerebro. Tú puedes ver a mi amigo querido Pablo Guerra, un chileno y músico, muy de música electrónica, Hombre muy cool, un amigo que yo extraño mucho en Corea. Algo nuevo es también estamos estudiando la actividad eléctrica de las plantas, principalmente vinas atrapamoscas y mimosas púdicas, pero estamos trabajando mucho en eso ahora y voy a mostrar algunas cosas nuevas. Trabajamos con muchos artistas, es una gracia de nuestra organización. Tenemos muchas ilustraciones custom y si ustedes esperan En 2022 va a salir un libro que hemos escrito sobre todos nuestros experimentos, en inglés primero, pero yo creo muy probable que vamos a hacer una traducción en castellano para todos mis alumnos queridos que quieren leerlo. OK. So, you know, no solo no quiero hablar sobre las cosas que ya hemos hecho hace años y ya es como muy profesional, porque ustedes son alumnos. Ustedes están comenzando su carrera. Es importante para mí mostrar que al comienzo los experimentos son muy sucios porque están en las etapas de prototipaje. Tenemos un invento muy famoso, el interface humano-humano, donde una persona puede controlar a los músculos de otra persona. Pero hay un problema, hay demasiados cables. So hemos ganado un beca en Corea y hemos hecho una versión inalámbrica. Así yo con mis músculos puedo controlar a una persona en México. Sí, tenemos los dos aparatos, uno en México y uno en Corea. Sí, sin cables entre las dos personas. Y yo armé un prototipo con un Arduino wireless con algunos aparatos. Yo hice algún código. Bastante simple en Arduino y funcionó. ¿Entienden? Eso es algo muy sensible, es un Arduino con un amplificador de músculos, pero funciona y con eso se puede controlar a alguien por internet, como tipo COVID. Y también debido a COVID estamos armando un laboratorio virtual. Así mi amigo y colega Etienne y estamos juntando en una oficina virtual. Yo soy Tim, él está en Alemania, yo estoy en Corea, y estamos juntando con muchos alumnos. Es office.backyardbrains.com si quieres visitarlo. Están bienvenidos. OK, también estamos midiendo la velocidad de conducción en humanos. Tú puedes ver que entre los dos electrodos hay un diferencia en la espiga de 0,7 milisegundos, y eso corresponde a una velocidad de los impulsos en mis brazos de 50 metros por segundo, como un auto muy rápido. Pero también podemos hacer el mismo experimento en plantas. Así hicimos el mismo experimento en plantas, en tomates, y es como data muy nuevo, muy nuevo, No hay muchas personas que han visto eso, que la velocidad de impulsos en plantas no es 50 metros por segundo, es casi 10 milímetros por segundo. Así, las plantas tienen señales eléctricas, pero es una escala de tiempo mucho más lento que humanos. Pero hay señales eléctricas dentro de las plantas, algo muy interesante. Y algo muy nuevo que yo acabo de hacer ayer. Así ustedes están los primeros en el mundo a ver eso. So tenemos interés en grabar la señal del corazón de gato. Así es, un gato tipo de Egipto sin pelo, y tenemos como pulseras alrededor de sus brazos, y con eso podemos medir sus señales eléctricas. Pero como ustedes saben, no estábamos haciendo ningún daño al gato, pero igual al gato no quiere posar alrededor de sus brazos. Nosotros intentamos inventar como versión 2 y eso es como una plancha de cartón con 3 planchas de cobre y con eso los gatos pueden poner sus manos, o sea, el equivalente de manos en gatos, encima del cobre y con eso en un gato sin y con pelo, podemos ver las señales eléctricas del corazón. Y nosotros hicimos eso hace 25 horas. So ustedes son los primeros en el mundo a ver esta data así. Para terminar, solo decir que para tener éxito en ciencia es una mezcla de creatividad y acción. So nosotros necesitamos creatividad para inventar las pulseras para los gatos y también para inventar esta plancha con cobre, pero también necesitamos ser personas de acción. Así yo fui a la casa de mi amiga y nosotros hicimos los experimentos porque muchas veces se puede demorar sin ninguna razón buena. Así con eso yo termino mi presentación. Ustedes son libres a contactarme por mi email o por la office.backyardbrains.com. Y estoy listo por cualquier pregunta. Sí, gracias por la atención, Audrey y todo el mundo.
Wow, Tim, está increíble. Me encanta lo que haces, la verdad. Y tengo aquí unos thinkers que te voy a presentar que tienen algunas preguntas que hacerte, porque de verdad fue muy interesante tu presentación. Presentación. Estamos muy contentos de haberte escuchado. Aquí en presencial tenemos a Mateo, Emilio y a Pamela, y en su casita tenemos a Patricio. Entonces ellos te van a hacer algunas preguntas.
Bueno, estoy listo.
Gracias.
¿Qué te inspiró a hacer este proyecto?
Repítelo, mi sentido de audición no es tan bueno.
¿Qué te inspiró a hacer este proyecto?
Ah, sí, porque cuando yo estaba en la universidad me encantan los ingenieros y las personas que hacen programación, pero yo estaba celosa, so emociones me inspiraron, porque yo estaba celoso de que personas en las artes de ingeniería podrían hacer su arte muy temprano en colegio o universidad, pero en biología o neurociencia hay que esperar hasta que ya estás en postgrado, y no me gustó eso para nada. Eso fue la expresión.
Gracias.
Gracias a ti.
Okay, Emi.
Hola, Tim. Oye, ¿Qué te hubiera gustado estudiar si no te hubieras dedicado a esto?
Me gustó mucho biología y neurociencia. Estoy estudiando mucho sobre botanía ahora porque estamos haciendo muchos experimentos con plantas. Quizás electrónica de ingeniería, que me gusta mucho electrónica. So, afuera de las ciencias y ingeniería, quizás economía, porque me gusta mucho, como porque yo he vivido en Chile, Estados Unidos, Corea, y la diferencia en las economías del país es muy interesante.
Wow, súper diferente aparte. Hola, mi pregunta es, ¿cómo crees que la neurociencia evolucione en el futuro?
Repítelo, por favor.
¿Cómo crees que la neurociencia evolucione en el futuro?
Sí, estamos mejorando mucho con la ciencia de imágenes. Así hubo un paper en la revista muy prestigiosa Science, ciencia, sobre la estructura de neuronas en medusas, porque es un misterio cómo funciona el sistema nervioso de medusas. Yo creo que vamos a ver más muchos avances en tipos de análisis de hacer imágenes del cerebro. Y también yo creo que debido a los esfuerzos de nosotros y otras organizaciones, neurociencia sería tan común como microscopios en colegios.
Perfecto. Y ahora, Patricio, si nos quieres hacer tu pregunta, por favor. Ah, bueno. Hola, Tim. ¿Es difícil lo que trabajas?
Sí, porque es una mezcla de biología y electrónica, como interdisciplinario. Pero cuando tú trabajas en una mezcla de ramas y con personas con expertiza en muchas áreas diferentes, hay mucha creatividad. Es difícil, pero igual divertido. Como estos experimentos con gatos. Fue entretenido. Tierno.
Okay, Tim, muchas gracias. Aquí tenemos otra pregunta de una tinker de 3.º K. ¿Cómo se puede hacer que cualquier animal pueda jugar videojuegos?
Ah, sí. Los mamíferos Y los aves pueden jugar, como tú sabes, con que se puede jugar, um, retrievalo con un bol, con un perro. Así se puede enseñar a perros y gatos y monos y pájaros a jugar videojuegos con un touch screen, una pantalla de tacto. Así no hay ningún Yo creo solo necesitan un animal inteligente y se puede. En verdad, tú puedes, like, en la investigación de neurociencia de cómo funciona el cerebro, muchas veces los monos, los ratones están observando pantallas y tocando palancas. Y desde lejos parece un videojuego, no tan interesante como League of Legends o Borderlands, pero todavía es como videojuego.
OK, muchísimas gracias. Aquí tenemos otra pregunta. OK, ¿algunos de tus productos están a la venta?
Sí, yo necesito decir un conflicto de interés porque soy un fundador de la empresa, yo quiero que hay ventas. Así, diciendo eso, backyardbrains.com, y tenemos un sitio de web online como cualquier negocio online, you know. So sí, y nosotros sí enviamos a México, es rápido, y ya tenemos muchos usuarios en México, como la imagen que yo mostré, pero ustedes no vieron, lamentablemente.
Okay, muchísimas gracias. Aquí hay una pregunta padrísima para ti: si fueras niño, ¿te gustaría haber tenido la oportunidad de estudiar en Licks, la escuela de los creadores?
Ah, sí, obvio que sí, porque como te dije, me gusta mucho hacer código, jugar con electrónica, porque es un tipo de creatividad de ingeniería. Desde mi punto de vista, no hay mucha diferencia entre los artes, ciencia e ingeniería. Son búsquedas de alguna manera, y hay que ser creativo en todos las 3 cosas. Sí, te gusta ser creativo. No piensan que la ciencia en realidad no es creativo, es súper, súper creativo.
OK, muchas gracias. Aquí tenemos otra pregunta de un tinker virtual de Sebastián Ayuso. Dice: ¿Qué te gusta de lo que haces?
Hay 2 cosas. Me gusta cuando yo invento algo. Y funciona. Es como algo que fue nada, como esta cosa de gatos fue una idea hace 2 semanas, fue una nada, un pensamiento en mi cerebro, y después de 2 prototipos ya están funcionando y tenemos señales lindas. Así como el gusto, el placer de crear algo es muy Muy rico, ¿cachai? Pero hablando de cosas más profundas, lo que más me gusta sobre mi organización es que nuestro equipo puede inventar algo y enviarlo alrededor del mundo, y personas pueden hacer experimentos de neurociencia que nunca podrían antes, debido a las barreras de este equipo grande. Y eso como me da mucho orgullo. De nuestro equipo a lograr eso.
Okay, perfecto, muchas gracias. Aquí tenemos otra pregunta de Mati: ¿Qué tienes que estudiar para lograr lo que has logrado?
Sí, por mi pregrado yo estudié bioquímica, pero no fue una buena decisión porque en mi campo de electrofisiología no tiene mucho que ver con la electrofisiología. Es más ingeniería eléctrica o neurociencia. So, si estás interesado en electrofisiología, o sea, las señales eléctricas de sistemas vivos, ingeniería eléctrica o neurociencia, los dos sirven. Sí, no soy muy bueno con idiomas. Yo viví en Chile por 7 años y medio, así con eso yo aprendí castellano obviamente, y también mi madre vive en El Paso, Texas, al lado de México, so yo he existido en el mundo latino desde muchacho, so Sí, yo hablo inglés, hablo castellano y estoy aprendiendo coreano, pero es muy, muy difícil. Es como, por lo menos las palabras. So neuroscience in English, neuroscience. En castellano, neurociencia, no es tan difícil. Neuron en inglés, neurona. In castellano. Synapse in English, sinapsis in castellano. Así, en vocabulario de ciencia y ingeniería es casi igual. Se puede fingirlo casi, ¿verdad? ¿Qué hay? Pero en coreano es como— Dweiguahakja, neurociencia. El gato es Guyangi. Venus Trapamosca is Pali Jag. Hello is hola in Castellano. It's annyeonghaseyo in Korean. So just muy lento, estoy aprendiéndolo. Yo tengo un montón de como libros en mi escritorio. ¿Qué hay? Tarjetas flash. ¿Qué hay? So soy alumno igual a ustedes. Siempre somos alumnos y maestros.
OK, muchísimas gracias, Tim. Y nuestra última pregunta para ti es, ¿cuál fue el mayor reto que has tenido?
Yo creo alcanzar el doctorado fue muy difícil porque, como dije, yo estudié bioquímica para mi pregrado. Pero no sirvió mucho para mi doctorado, que era un mezcla de electrónica, computación y neurociencia. Así yo estaba muy perdido, ¿entienden? Y la gracia es que yo estaba tan perdido que fue la inspiración para fundar Backyard Brains, que está ahí. Pero hubo como 11 personas en mi clase de neurociencia Yo era el último en terminar el doctorado, así que eso fue muy difícil aprender una mezcla tan diversa, pero estamos cambiando eso y estamos haciendo que los ambientes están disponibles cuando ustedes son más jóvenes en su carrera académica.
Okay, perfecto. Pues muchísimas gracias. Tenemos aquí a Dafne también, que estuvo muy interesada en tu plática, que estuvo increíble. Y bueno, digo, ya sabiendo que hablas tantos idiomas, pues nos queremos despedir de ti en inglés. So thank you for your time, it was wonderful. You are a wonderful person, thank you.
Thank you so much for the invitation, and hopefully we can meet in presence and do experiments together, con gatos y humanos y tomates y cucarachas y Bakibole in Korean.
Thank you so much, Tim. Don't forget to follow him in Backyard Brains, and thank you for your time, and thank you for your talk. Okay. Hello, this is Korea.
Bye-bye.
Bye-bye.
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