La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) du ministère de la Défense des États-Unis financera six organisations dans le cadre du programme Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (abrégé en « N3 »), annoncé pour la première fois en mars 2018. Le programme comprendra l'institut Battelle Memorial, l'université Carnegie Mellon, le laboratoire de physique appliquée de l'université Johns Hopkins, le Palo Alto Research Center (PARC), l'université de Rice et la société Teledyne Scientific, qui disposent toutes de leurs propres équipes de scientifiques et de chercheurs pour le développement d'interfaces neuronales bidirectionnelles. DARPA espère que ces technologies permettront à l'avenir aux militaires qualifiés de gérer directement des systèmes de cybersécurité actifs et des essaims de drones, tout en les utilisant pour collaborer avec des systèmes informatiques lors de l'exécution de missions multitâches complexes.
« DARPA se prépare à un avenir où la combinaison de systèmes sans pilote, d'intelligence artificielle et d'opérations cybernétiques peut mener à des situations nécessitant une prise de décision tellement rapide qu'il serait inefficace de s'en passer des technologies modernes » a déclaré le Dr Al Emondi, responsable du programme N3. « En créant une interface cerveau-machine accessible qui ne nécessite pas d'intervention chirurgicale pour être utilisée, DARPA pourra fournir à l'armée un outil permettant aux commandants de missions de participer de manière significative à des opérations dynamiques se déroulant à des vitesses extrêmement rapides. »
Au cours des 18 dernières années, la DARPA a régulièrement démontré des neurotechnologies de plus en plus sophistiquées, reposant sur des électrodes implantés chirurgicalement pour interagir avec le système nerveux central ou périphérique. Par exemple, l'Agence a montré des technologies telles que le contrôle mental de membres prothétiques et le rétablissement du sens du toucher pour leurs utilisateurs, ainsi qu'une technologie pour soulager des maladies psycho-neurologiques difficiles à traiter, comme la dépression, et une méthode pour améliorer et restaurer la mémoire. En raison des risques inhérents à l'intervention chirurgicale dans le cerveau, ces technologies ont jusqu'à présent été utilisées de manière limitée pour des volontaires ayant un besoin clinique.
Pour que l'armée puisse tirer parti des neurotechnologies, des options non chirurgicales sont nécessaires, car il est évident qu'à l'heure actuelle, des interventions chirurgicales de masse au sein de la commandement militaire ne semblent pas être une très bonne idée. Les technologies militaires peuvent également apporter de grands bénéfices aux simples citoyens. En éliminant la nécessité d'une opération chirurgicale, les projets N3 élargissent le cercle des patients potentiels qui pourraient accéder à des méthodes de traitement telles que la stimulation cérébrale profonde pour traiter les maladies neurologiques.
Les participants au programme N3 utilisent différentes approches dans leurs recherches pour obtenir des informations du cerveau et les transmettre. Certains projets utilisent l'optique, d'autres l'acoustique et l'électromagnétisme. Certaines équipes développent des interfaces totalement non invasives, qui sont entièrement en dehors du corps humain, tandis que d'autres équipes explorent des technologies légèrement invasives utilisant des nanotransducteurs, qui peuvent être temporairement délivrés dans le cerveau par des méthodes non chirurgicales pour améliorer la résolution et la précision du signal.
- L'équipe de l'institut Battelle, dirigée par le Dr Gaurav Sharma, vise à développer un système minimalement invasif comprenant un émetteur-récepteur externe et des nanotransducteurs électromagnétiques, qui sont livrés non chirurgicalement aux neurones d'intérêt. Les nanotransducteurs convertiront les signaux électriques des neurones en signaux magnétiques, qui peuvent être enregistrés et traités par l’émetteur externe, et vice versa, afin d'assurer une communication bidirectionnelle.
- Des chercheurs de l'Université Carnegie Mellon, dirigés par le Dr Pulkit Grover, cherchent à développer un dispositif entièrement non invasif qui utilise une approche acousto-optique pour obtenir des signaux du cerveau et des champs électriques pour les renvoyer à des neurones spécifiques. L’équipe utilisera des ondes ultrasonores pour diriger la lumière dans le cerveau afin de détecter l'activité neuronale. Pour transmettre des informations au cerveau, les scientifiques prévoient d'utiliser la réponse non linéaire des neurones aux champs électriques afin d’assurer une stimulation locale des cellules cibles.
- L'équipe du Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins, dirigée par le Dr David Blodgett, développe un système optique cohérent et non invasif pour lire des informations provenant du cerveau. Le système mesurera les variations de longueur du signal optique dans le tissu nerveux, qui sont directement corrélées à l'activité neuronale.
- L'équipe PARC, dirigée par le Dr Krishnan Thyagarajan, vise à développer un dispositif acoustico-magnétique non invasif pour transmettre des informations au cerveau. Leur approche combine les ondes ultrasonores avec des champs magnétiques pour générer des courants électriques localisés pour la neuromodulation. Cette approche hybride permet de moduler des zones plus profondes du cerveau.
- L'équipe de l'Université Rice, dirigée par le Dr Jacob Robinson, vise à développer un neurointerface bidirectionnel minimalement invasif. Pour obtenir des informations du cerveau, elle utilisera la tomographie par diffusion optique pour déterminer l'activité neuronale, en mesurant la diffusion de la lumière dans le tissu nerveux, et pour transmettre des signaux au cerveau, l'équipe prévoit d'appliquer une approche magnéto-génétique afin de rendre les neurones sensibles aux champs magnétiques.
- L'équipe de Teledyne, dirigée par le Dr Patrick Connolly, s'engage à développer un dispositif intégré entièrement non invasif qui utilise des magnétomètres à pompage optique pour détecter de petits champs magnétiques localisés, corrélés à l'activité neuronale, et utilisera l'ultrason focalisé pour transmettre l'information.
Tout au long du programme, les chercheurs s'appuieront sur les informations fournies par des experts indépendants en affaires légales et éthiques, qui ont accepté de participer à N3 et d'examiner les possibilités d'application des nouvelles technologies, tant par l'armée que par le public civil. De plus, les agences fédérales de réglementation collaborent également avec la DARPA pour aider les scientifiques à mieux comprendre quand et dans quelles conditions leurs dispositifs pourront être testés sur des humains.
« Si le programme N3 réussit, nous aurons des systèmes de neurointerfaces portables qui pourront établir une connexion avec le cerveau à une distance de seulement quelques millimètres, déplaçant les neurotechnologies au-delà de la clinique et les rendant plus accessibles pour une utilisation pratique dans des missions de sécurité nationale », explique Emondi. « Tout comme les militaires portent des équipements de protection et tactiques, à l'avenir, ils pourront porter un casque avec un neurointerface et utiliser la technologie à des fins nécessaires, puis simplement mettre l'appareil de côté une fois la mission terminée. »
Source : 3dnews.ru
