Det Amerikanske Forsvarsministerium for avancerede forskningsprojekter (engelsk: Defense Advanced Research Projects Agency — DARPA) vil finansiere seks organisationer under programmet Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (forkortet 'N3', som oversættes til 'Næste generation af ikke-kirurgisk neuroteknologi'), som første gang blev annonceret i marts 2018. Programmet vil inkludere Battelle Memorial Institute, Carnegie Mellon University, Johns Hopkins University's Applied Physics Laboratory, Palo Alto Research Center (PARC), Rice University og Teledyne Scientific, som alle har deres egne teams af videnskabsfolk og forskere inden for udviklingen af bidirektionale hjerne-computer-grænseflader. DARPA forventer, at disse teknologier i fremtiden vil gøre det muligt for kvalificerede militærpersoner at styre aktive cybersikkerhedssystemer og sværme af droner direkte samt bruge dem til at samarbejde med computersystemer ved udførelse af komplekse multitasking-missioner.
"DARPA forbereder sig på en fremtid, hvor kombinationen af droneteknologier, kunstig intelligens og cyberoperationer kan resultere i situationer, der kræver så hurtige beslutninger, at det ikke vil være effektivt at håndtere dem uden moderne teknologi," sagde Dr. Al Emondi, programleder for N3. "Ved at skabe en tilgængelig hjerne-maskine grænseflade, der ikke kræver kirurgisk indgreb for at blive brugt, kan DARPA give hæren et værktøj, der gør det muligt for missionschefer at deltage meningsfuldt i dynamiske operationer, der foregår i ekstremt hurtige hastigheder."
I løbet af de sidste 18 år har DARPA regelmæssigt vist stadig mere sofistikerede neuroteknologier, som samtidig har været afhængige af kirurgisk implanterede elektroder til at interagere med det centrale eller perifere nervesystem. For eksempel har Agenturet vist teknologier som tankekontrol af prostetiske lemmer og genoprettelse af berøringsfornemmelse for deres brugere, en teknologi til at lindre svært behandlingsbare psykologiske sygdomme som depression, samt en metode til at forbedre og genoprette hukommelse. På grund af de iboende risici ved kirurgiske indgreb i hjernen er disse teknologier stadig kun blevet brugt begrænset på frivillige med klinisk behov for dem.
For at hæren kan drage fordel af neuroteknologier, er der behov for ikke-kirurgiske anvendelsesmuligheder, da det åbenlyst ikke er en god idé at udføre masseoperationer blandt militære ledere på nuværende tidspunkt. Militære teknologier kan også være til stor gavn for almindelige mennesker. Ved at eliminere behovet for kirurgiske indgreb udvider N3-projekterne kredsen af potentielle patienter, der kunne få adgang til behandlinger som dyb hjernestimulation for neurologiske sygdomme.
Deltagerne i N3-programmet anvender forskellige tilgange i deres forskning for at indhente information fra hjernen og sende den tilbage. I nogle projekter anvendes optik, mens andre bruger akustik og elektromagnetisme. Nogle teams udvikler helt ikke-invasive grænseflader, der er helt uden for menneskekroppen, mens andre teams undersøger let invasiv teknologi med nanotransduktorer, der midlertidigt kan leveres ikke-kirurgisk til hjernen for at forbedre opløsning og signalpræcision.
- Holdet fra Battelle Institute, ledet af Dr. Gaurav Sharma, arbejder på at udvikle et minimalt invasivt system, der inkluderer en ekstern transmitter og elektromagnetiske nanotransduktorer, der ikke-kirurgisk leveres til de relevante neuroner. Nanotransduktorerne vil konvertere elektriske signaler fra neuronerne til magnetiske signaler, som kan optages og behandles af den eksterne transceiver, og omvendt for at sikre tovejs kommunikation.
- Forskere fra Carnegie Mellon University, ledet af Dr. Pulkit Grover, arbejder på at udvikle en helt ikke-invasiv enhed, der bruger akusto-optisk tilgang til at indsamle signaler fra hjernen og elektriske felter til at sende dem tilbage til specifikke neuroner. Holdet vil bruge ultralydsbølger til at føre lys ind i hjernen for at opdage neuronal aktivitet. For at overføre information til hjernen planlægger forskerne at bruge neuronernes ikke-lineære respons på elektriske felter for at sikre lokal stimulation af målcellene.
- Teamet fra Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, ledet af Dr. David Blodgett, udvikler et ikke-invasivt, kohærent optisk system til at læse information fra hjernen. Systemet vil måle ændringer i længden af den optiske signal i nervevævet, som direkte korrelerer med neuronal aktivitet.
- Holdet fra PARC, ledet af Dr. Krishnan Thyagarajan, arbejder på at udvikle en ikke-invasiv akusto-magnetisk enhed til at overføre information til hjernen. Deres tilgang kombinerer ultralydsbølger med magnetiske felter for at generere lokaliserede elektriske strømme til neuromodulation. Den hybride tilgang gør det muligt at modulere i dybere områder af hjernen.
- Forskere fra Rice University under ledelse af Dr. Jacob Robinson arbejder på at udvikle en minimalt invasiv tovejskommunikations-neurointerface. For at indsamle information fra hjernen vil de anvende diffus optisk tomografi til at bestemme neuronaktiviteten ved at måle lysdiffusion i nervevævet, mens de planlægger at bruge en magnetisk-genetisk tilgang til at overføre signaler til hjernen og gøre neuroner følsomme over for magnetiske felter.
- Teledyne-teamet, ledet af Dr. Patrick Connolly, sigter mod at udvikle en helt ikke-invasiv integreret enhed, der bruger optisk pumpede magnetometre til at opdage små lokaliserede magnetiske felter, der korrelerer med neuronaktivitet, mens de vil anvende fokuseret ultralyd til at overføre information.
I løbet af programmet vil forskerne trække på information fra uafhængige eksperter i juridiske og etiske spørgsmål, der har samtykket i at deltage i N3 og undersøge de potentielle anvendelsesmuligheder for de nye teknologier inden for militæret og civilbefolkningen. Derudover samarbejder føderale tilsynsmyndigheder også med DARPA for at hjælpe forskerne med at forstå bedre, hvornår og under hvilke forhold deres enheder kan testes på mennesker.
"Hvis N3-programmet bliver en succes, vil vi få bærbare systemer af neurale interfacen, der kan oprette forbindelse til hjernen fra så lidt som et par millimeters afstand, og dermed bringe neuroteknologier ud over klinikken og gøre dem mere tilgængelige for praktisk anvendelse til national sikkerhed," fortæller Amondi. "Ligesom soldater bærer beskyttelses- og taktisk udstyr, vil de i fremtiden kunne iføre sig et headset med neurale interfacen og bruge teknologien til de formål, de har brug for, og derefter bare lægge enheden til side, når missionen er overstået."
Kilde: 3dnews.ru
