Agentura pro pokročilé obranné výzkumné projekty Ministerstva obrany USA (anglicky Defense Advanced Research Projects Agency — DARPA) financuje šest organizací v rámci programu Následující generace neinvazivní neurotechnologie (zkráceně „N3“), který byl poprvé vyhlášen v březnu 2018. Účastníky programu jsou Memorial Institute Battelle, Carnegie Mellon University, Laboratoř aplikované fyziky Univerzity Johna Hopkinse, Palo Alto Research Center (PARC), Rice University a společnost Teledyne Scientific, které mají vlastní týmy vědců a výzkumníků zaměřených na vývoj obousměrných neuronových počítačových rozhraní. DARPA očekává, že tyto technologie v budoucnu umožní kvalifikovaným vojákům přímo ovládat aktivní kybernetické obranné systémy a roje bezpilotních letadel, a také je využívat k spolupráci s počítačovými systémy při plnění složitých víceúkolových misí.
„DARPA se připravuje na budoucnost, ve které kombinace bezpilotních systémů, umělé inteligence a kybernetických operací může vést k situacím, které vyžadují příliš rychlé rozhodování, aby s nimi bylo možné efektivně zacházet bez pomoci moderních technologií,“ řekl doktor Al Emondi, manažer programu N3. „Vytvořením dostupného rozhraní mozek-stroj, které nevyžaduje chirurgický zákrok k jeho použití, bude moci DARPA poskytnout armádě nástroj, který umožní velitelským týmům smysluplně se zapojit do dynamických operací, které probíhají na superrychlých úrovních.“
V posledních 18 letech DARPA pravidelně demonstrovala stále sofistikovanější neurotechnologie, které se opíraly o chirurgicky implantované elektrody pro interakci se centrální nebo periferní nervovou soustavou. Například agentura demonstrovala technologie, jako je myšlenková kontrola protézovaných končetin a obnova hmatové citlivosti pro jejich uživatele, technologie pro zmírnění těžko léčitelné psychoneurologické onemocnění, jako je deprese, a také metody pro zlepšení a obnovení paměti. Vzhledem k inherentním rizikům spojeným s chirurgickým zákrokem do mozku byly tyto technologie dosud používány omezeně u dobrovolníků s klinickou potřebou.
Aby mohla armáda využít neurotechnologií, jsou potřebné neinvazivní možnosti jejich aplikace, protože zjevně v současnosti nevypadají masivní chirurgické zákroky mezi vojenským velením jako nijak dobrý nápad. Vojenské technologie mohou také poskytnout velké výhody i běžným lidem. Odstraněním potřeby chirurgického zákroku projekty N3 rozšiřují okruh potenciálních pacientů, kteří by mohli mít přístup k metodám léčby, jako je hluboká stimulace mozku pro léčbu neurologických onemocnění.
Účastníci programu N3 používají různé přístupy ve svém výzkumu k získání informací z mozku a jejich zpětnému přenosu. V některých projektech se využívá optika, v jiných akustika a elektromagnetismus. Některé týmy vyvíjejí zcela neinvazivní rozhraní, která jsou plně mimo tělo člověka, jiné týmy zkoumají mírně invazivní technologie s použitím nanotransduktorů, které mohou být do mozku dočasně dodávány nechirurgickým způsobem za účelem zlepšení rozlišení a přesnosti signálu.
- Tým z Battelle Institute vedený doktorem Gauravem Sharma se snaží vyvinout minimálně invazivní systém, který zahrnuje externí přijímač a elektromagnetické nanotransduktory, které neinvazivně doručují signály k cílovým neuronům. Nanotransduktory budou převádět elektrické signály od neuronů na magnetické signály, které mohou být zaznamenány a zpracovány externím přijímačem, a naopak, aby se zajistila obousměrná komunikace.
- Výzkumníci z Carnegie Mellon University pod vedením doktora Pulkit Grovera mají za cíl vyvinout zcela neinvazivní zařízení, které používá akustooptický přístup k získávání signálů z mozku a elektrická pole k jejich odesílání zpět do konkrétních neuronů. Tým bude používat ultrazvukové vlny k nasměrování světla do mozku pro detekci neuronální aktivity. Pro přenos informací do mozku vědci plánují využít nelineární odpověď neuronů na elektrická pole, aby zajistili místní stimulaci cílových buněk.
- Tým z Laboratoře aplikované fyziky na Johns Hopkins University pod vedením doktora Davida Blodgetta vyvíjí neinvazivní, koherentní optický systém pro čtení informací z mozku. Systém bude měřit změny délky optického signálu v nervové tkáni, které přímo korelují s neuronální aktivitou.
- Tým PARC, vedený doktorem Krishnanem Thyagarajanem, se snaží vyvinout neinvazivní akusto-magnetické zařízení pro přenos informací do mozku. Jejich přístup spojuje ultrazvukové vlny s magnetickými poli, aby generoval lokalizované elektrické proudy pro neuromodulaci. Hybridní přístup umožňuje modulaci v hlubších oblastech mozku.
- Tým z Riceovy univerzity pod vedením doktora Jacob Robinsona se snaží vyvinout minimálně invazivní obousměrný neurointerfacing. K získávání informací z mozku bude použita difuzní optická tomografie pro určení neuronové aktivity měřením rozptylu světla v nervové tkáni, a k přenosu signálů do mozku plánuje tým využít magneticko-genetický přístup, aby učinil neurony citlivými na magnetická pole.
- Tým Teledyne vedený doktorem Patrickem Connollym se snaží vyvinout zcela neinvazivní integrované zařízení, které používá magnetometry s optickým pumpováním k detekci malých lokalizovaných magnetických polí, která korelují s neuronovou aktivitou, a k přenosu informací bude využívat zaostřený ultrazvuk.
Během celého programu se výzkumníci budou opírat o informace poskytnuté nezávislými experty v oblasti právních a etických otázek, kteří souhlasili s účastí na N3 a zkoumání potenciálních aplikací nových technologií armádou i civilním obyvatelstvem. Kromě toho federální regulační orgány spolupracují s DARPA, aby pomohly vědcům lépe porozumět tomu, kdy a za jakých podmínek budou jejich přístroje moci být testovány na lidech.
„Pokud bude program N3 úspěšný, získáme nositelné systémy neuronových rozhraní, které budou schopny navázat spojení s mozkem na vzdálenost pouhých několika milimetrů, přenášejíce neurotechnologie za hranice kliniky a činíce je dostupnějšími pro praktické použití v oblastech národní bezpečnosti,“ říká Emond. „Podobně jako vojáci nosí ochranné a taktické vybavení, v budoucnu si budou moci obléknout sluchátka s neuronovým rozhraním a používat technologii pro cíle, které potřebují, a pak přístroj jednoduše odložit po dokončení mise.“
Zdroj: 3dnews.ru
