L'Agenzia per i progetti di ricerca avanzati della difesa degli Stati Uniti (in inglese Defense Advanced Research Projects Agency - DARPA) finanzierà sei organizzazioni nell'ambito del programma Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (abbreviato come «N3» e tradotto come «Prossima generazione di neurotecnologie non chirurgiche»), annunciato per la prima volta nel marzo 2018. Il programma coinvolgerà l'Istituto Memoria Battelle, l'Università Carnegie Mellon, il Laboratorio di fisica applicata dell'Università Johns Hopkins, il Palo Alto Research Center (PARC), l'Università Rice e la Teledyne Scientific, che dispongono di propri gruppi di scienziati e ricercatori nello sviluppo di interfacce neurali bidirezionali. DARPA si aspetta che queste tecnologie in futuro permettano a militari qualificati di gestire direttamente sistemi attivi di difesa informatica e sciami di droni, oltre a utilizzarli per collaborare con sistemi informatici durante missioni complesse e multitasking.
«DARPA si sta preparando per un futuro in cui la combinazione di sistemi autonomi, intelligenza artificiale e operazioni informatiche potrebbe portare a situazioni che richiedono una velocità di decisione troppo rapida per essere gestite efficacemente senza l'aiuto delle tecnologie moderne» ha dichiarato il Dr. Al Emondi, manager del programma N3. «Creando un'interfaccia cervello-macchina accessibile, che non richiederà interventi chirurgici per essere utilizzata, DARPA sarà in grado di fornire all'esercito uno strumento che consente ai comandanti delle missioni di partecipare in modo significativo a operazioni dinamiche che si svolgono a velocità estremamente elevate».
Negli ultimi 18 anni, la DARPA ha regolarmente dimostrato tecnologie neurotecnologiche sempre più sofisticate, che si sono basate su elettrodi impiantati chirurgicamente per interagire con il sistema nervoso centrale o periferico. Ad esempio, l'Agenzia ha dimostrato tecnologie come il controllo mentale degli arti protesici e il ripristino del senso del tatto per i loro utilizzatori, una tecnologia per alleviare malattie psico-neurologiche difficili da trattare come la depressione, e un metodo per migliorare e ripristinare la memoria. A causa dei rischi intrinseci legati all'intervento chirurgico nel cervello, queste tecnologie sono state finora utilizzate in modo limitato su volontari con necessità cliniche.
Affinché l'esercito possa beneficiare delle neurotecnologie, sono necessarie opzioni non chirurgiche per il loro utilizzo, poiché risulta ovvio che, al momento, interventi chirurgici di massa tra il comando militare non sembrano una buona idea. Le tecnologie militari potranno inoltre portare grandi benefici anche alle persone comuni. Eliminando la necessità di un intervento chirurgico, i progetti N3 ampliano il numero di potenziali pazienti che potrebbero accedere a trattamenti come la stimolazione cerebrale profonda per malattie neurologiche.
I partecipanti al programma N3 utilizzano diversi approcci nelle loro ricerche per estrarre informazioni dal cervello e restituirle. Alcuni progetti utilizzano l'ottica, altri l'acustica e l'elettromagnetismo. Alcuni gruppi stanno sviluppando interfacce completamente non invasive, che sono interamente al di fuori del corpo umano, mentre altri gruppi esplorano tecnologie leggermente invasive usando nanotrasduttori, che possono essere temporaneamente consegnati al cervello in modo non chirurgico per migliorare la risoluzione e la precisione del segnale.
- Il team dell'istituto Battelle, guidato dal dottor Gaurav Sharma, si propone di sviluppare un sistema minimamente invasivo che comprende un trasmettitore esterno e nanotrattori elettromagnetici, che vengono consegnati senza chirurgia ai neuroni di interesse. I nanotrattori convertiranno i segnali elettrici dai neuroni in segnali magnetici, che possono essere registrati e processati dal trasmettitore esterno, e viceversa, per garantire una comunicazione bidirezionale.
- I ricercatori della Carnegie Mellon University, guidati dal dottor Pulkit Grover, cercano di sviluppare un dispositivo completamente non invasivo che utilizza un approccio acustoottico per acquisire segnali dal cervello e campi elettrici per inviarli di nuovo a neuroni specifici. Il team utilizzerà onde ultrasoniche per indirizzare la luce nel cervello al fine di rilevare l'attività neuronale. Per trasmettere le informazioni al cervello, gli scienziati pianificano di sfruttare la risposta non lineare dei neuroni ai campi elettrici per garantire una stimolazione locale nelle cellule target.
- Il team del Laboratorio di fisica applicata dell'Università Johns Hopkins, guidato dal dottor David Blodgett, sta sviluppando un sistema ottico coerente non invasivo per leggere informazioni dal cervello. Il sistema misurerà le variazioni nella lunghezza del segnale ottico nel tessuto nervoso, che sono direttamente correlate all'attività neuronale.
- Il team di PARC, guidato dal dottor Krishnan Thyagarajan, mira a sviluppare un dispositivo acustico-magnetico non invasivo per trasmettere informazioni nel cervello. Il loro approccio combina onde ultrasoniche con campi magnetici per generare correnti elettriche localizzate per la neuromodulazione. Questo approccio ibrido consente la modulazione in zone più profonde del cervello.
- Il team dell'Università di Rice, guidato dal dottor Jacob Robinson, si propone di sviluppare un'interfaccia neurale bidirezionale minimamente invasiva. Per ottenere informazioni dal cervello, verrà utilizzata la tomografia ottica diffusa per determinare l'attività neurale, misurando la dispersione della luce nel tessuto nervoso, mentre per trasmettere segnali al cervello, il team intende applicare un approccio magneto-genetico per rendere i neuroni sensibili ai campi magnetici.
- Il team di Teledyne, guidato dal dottor Patrick Connolly, mira a sviluppare un dispositivo integrato completamente non invasivo, che utilizza magnetometri a pompaggio ottico per rilevare piccoli campi magnetici localizzati, correlati all'attività neurale, e per trasmettere informazioni utilizzerà ultrasuoni focalizzati.
Durante tutto il programma, i ricercatori si baseranno sulle informazioni fornite da esperti indipendenti in questioni legali ed etiche che hanno accettato di partecipare a N3 e di esplorare le opportunità potenziali per l'applicazione di nuove tecnologie sia da parte del personale militare che dai civili. Inoltre, le autorità federali di regolamentazione collaborano anche con DARPA per aiutare gli scienziati a comprendere meglio quando e in quali condizioni i loro dispositivi potranno essere testati sugli esseri umani.
«Se il programma N3 avrà successo, avremo sistemi di interfaccia neurale indossabili in grado di stabilire una connessione con il cervello a una distanza di soli pochi millimetri, spingendo le neurotecnologie oltre la clinica e rendendole più accessibili per l'uso pratico a fini di sicurezza nazionale», racconta Emondi. «Proprio come i militari indossano attrezzature protettive e tattiche, in futuro potranno indossare un auricolare con interfaccia neurale e utilizzare la tecnologia per i loro scopi necessari, per poi semplicemente posare il dispositivo a lato al termine della missione».
Fonte: 3dnews.ru
