Ameerika Ühendriikide kaitseministeeriumi Arengutehnoloogia Agentuur (DARPA) toetab kuut organisatsiooni järgmise põlvkonna mitteinvasiivse neurotehnoloogia programmi (lühend 'N3'). Programm kuulutati esmakordselt välja 2018. aasta märtsis. Programmiga osalevad Battelle'i mälestusfond, Carnegie Melloni ülikool, John Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labor, Palo Alto uurimiskeskus (PARC), Rice'i ülikool ja ettevõte Teledyne Scientific, kellel on oma teadlaste ja uurijate meeskonnad kaheastmeliste neuroarvutitehnoloogiate arendamisel. DARPA loodab, et need tehnoloogiad võimaldavad tulevikus kvalifitseeritud sõduritel otseselt hallata aktiivseid küberkaitsesüsteeme ja droonide jõugusid ning kasutada neid keerukate paljude ülesannete täitmiseks koostöös arvutisüsteemidega.
«DARPA valmistub tulevikuks, kus droonide, tehisintellekti ja küberoperatsioonide kombinatsioon võib viia olukordadeni, kus otsuste tegemiseks on liiga kiire tempo, et sellega tõhusalt toime tulla ilma kaasaegsete tehnoloogiate abita,» ütles dr Al Emondi, N3 programmi juht. «Loodud juurdepääsetava ajumashina liidese abil, mis ei nõua selle kasutamiseks kirurgilist sekkumist, suudab DARPA anda armeele vahendi, mis võimaldab missioonikomandöridel mõtestatud osaleda dünaamilistes operatsioonides, mis toimuvad ülimalt kiiretes tempos.»
Viimase 18 aasta jooksul on DARPA regulaarselt demonstreerinud üha keerukamaid neurotehnoloogiaid, mis tuginevad kirurgiliselt implanteeritud elektroodidele, et suhelda kesknärvisüsteemi või perifeerse närvisüsteemiga. Näiteks on agentuur näidanud selliseid tehnoloogiaid nagu mõtteregulatsiooniga proteeside kontrollimine ja puudutustunde taastamine nende kasutajatele, tehnoloogia, mis leevendab raskesti ravitavaid psühhoneuroloogilisi haigusi, nagu depressioon, ja meetod mälu parandamiseks ja taastamiseks. Aju kirurgilise sekkumisega kaasnevate intrigeerivate riskide tõttu on neid tehnoloogiaid seni piiratud määral kasutatud ainult vabatahtlikel, kellel on kliinilised vajadused.
Selleks, et armee saaks neurotehnoloogiast kasu, on hädavajalikud mitteinvasiivsed rakendused, kuna on selge, et praegu ei tundu ulatuslikud kirurgilised sekkumised sõjaväe juhtimises just väga mõistlikud. Sõjaväetehnoloogia suudab pakkuda suurt kasu ka tavainimestele. Kirurgiliste sekkumiste vajaduse kõrvaldamisega laiendavad N3 projektid potentsiaalsete patsientide ringi, kes võiksid saada juurdepääsu sellistele ravimeetoditele nagu sügava aju stimuleerimine neuroloogiliste haiguste raviks.
N3 programmi osalised kasutavad oma uurimistöös erinevaid lähenemisviise, et saada teavet ajust ja seda tagasi edastada. Mõnedes projektides kasutatakse optikat, teistes akustikat ja elektromagnetismi. Mõned meeskonnad arendavad täiesti mitteinvasiivseid liidestusi, mis asuvad täielikult inimese kehast väljaspool, samas kui teised meeskonnad uurivad kergelt invasiivseid tehnoloogiaid, kasutades nanotransdaktoreid, mis saab ajusse ajutiselt mitteinvasiivsel viisil toimetada signaali eristamise ja täpsuse parandamiseks.
- Battelle'i instituudi meeskond, mida juhib doktor Gaurav Sharma, püüab välja töötada minimaalselt invasiivset süsteemi, mis sisaldab välist vastuvõtjat ja elektromagnetilisi nanotransduktaatoreid, mis toimetatakse neuraalsetesse sihtkohtadesse ilma kirurgilise sekkumiseta. Nanotransduktaatorid muudavad neuronite elektrilised signaalid magnetilisteks signaalideks, mida saab salvestada ja töödelda välist transiiverit, ja vastupidi, et tagada kaheliikmeline suhtlus.
- Carnegie Melloni Ülikooli teadlased, kelle juht on Dr. Pulkit Grover, püüavad välja töötada täielikult mitteinvasiivset seadet, mis kasutab akustooptilist lähenemist, et saada signaale ajust ja kasutada elektrivälju nende edastamiseks tagasi konkreetsetesse neuronitesse. Meeskond kasutab ultrahelilaineid, et suunata valgust aju sisse neuronite aktiivsuse tuvastamiseks. Teavet ajusse edastamiseks kavatsevad teadlased kasutada neuronite mittelineaarset vastust elektriväljadele, et tagada kohaliku stimulatsiooni sihtmärkide rakkudele.
- Johns Hopkinsi Ülikooli rakendusfüüsika labori meeskond, mida juhib Dr. David Blodgett, töötab välja mitteinvasiivset koherentselt optilist süsteemi ajus info lugemiseks. See süsteem mõõdab optilise signaali pikkuse muutusi närvikoes, mis on otseselt seotud neuronite aktiivsusega.
- PARC meeskond, mida juhib doktor Krishnan Thyagarajan, püüab arendada mitteinvasiivset akustilist ja magnetilist seadet, et edastada teavet ajusse. Nende lähenemine ühendab ultraheli lained magnetväljadega, et genereerida lokaliseeritud elektrilised voolud neuromodulatsiooniks. Hübriidne lähenemine võimaldab moduleerida sügavamates aju piirkondades.
- Rice'i ülikooli meeskond, mida juhib doktor Jacob Robinson, püüab välja töötada minimaalselt invasiivse kahe suuna neurointerfata. Aju aktiivsuse mõõtmiseks kasutatakse difuusset optilist tomograafiat, et määrata neuronite aktiivsust valgust hajutamise kaudu närvikudedes, ning signaalide edastamiseks ajusse kavatseb meeskond rakendada magnetgeneetilist lähenemist, et muuta neuronid magnetväljade suhtes tundlikeks.
- Teledyne'i meeskond, mida juhib dr Patrick Connolly, püüab välja töötada täiesti mitteinvasiivse integreeritud seadme, mis kasutab optilise pumpamisega magnetomeetreid, et tuvastada väikeseid piirkondlikke magnetvälju, mis korreleeruvad neuronite aktiivsusega, ning edastab teavet suunatud ultraheliga.
Kogu programmi vältel toetuvad teadlased teadmistele, mida jagavad sõltumatud õigus- ja eetikaeksperdid, kes on nõustunud osalema N3-s ja uurima uusi tehnoloogiate rakendamise võimalusi militaar- ja tsiviilsektoris. Lisaks teevad föderaalsed regulatiivorganid koostööd DARPA-ga, et aidata teadlastel paremini mõista, millal ja millistes tingimustes nende seadmeid võiks testida inimestel.
„Kui programm N3 osutub edukaks, saame kanda nerviplaneerimise süsteeme, mis suudavad luua ühenduse ajuga vaid mõne millimeetri kauguselt, viies neurotehnoloogia välja kliinikust ja muutes selle kergesti kättesaadavaks praktiliseks kasutamiseks riikliku julgeoleku eesmärkidel,” ütleb Emondi. „Nii nagu sõjaväelased kannavad kaitse- ja taktikalisi varustusi, saavad nad tulevikus kanda neuronliidese peakomplekti ja kasutada tehnoloogiat oma eesmärkide nimel, ning siis lihtsalt pärast missiooni lõpetamist seadme kõrvale panna.”
Allikas: 3dnews.ru
