La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) finanzierà sei organizzazioni nell’ambito del programma Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (N3), annunciato per la prima volta a marzo 2018 dell’anno. Il programma coinvolgerà il Battelle Memorial Institute, la Carnegie Mellon University, il Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, il Palo Alto Research Center (PARC), la Rice University e Teledyne Scientific, che dispongono di propri team di scienziati e ricercatori nello sviluppo di sistemi cerebrali bidirezionali. interfacce informatiche. La DARPA prevede che in futuro queste tecnologie consentiranno al personale militare qualificato di controllare direttamente i sistemi di difesa informatica attivi e gli sciami di veicoli aerei senza pilota, nonché di utilizzarli per collaborare con i sistemi informatici in missioni complesse e multi-missione.
"La DARPA si sta preparando per un futuro in cui la combinazione di sistemi senza pilota, intelligenza artificiale e operazioni informatiche potrebbe portare a situazioni che richiedono un processo decisionale troppo rapido per essere affrontato efficacemente senza l'aiuto della tecnologia moderna", ha affermato il dottor Al Emondi, del programma dirigente N3. “Creando un’interfaccia cervello-macchina accessibile che non richiede un intervento chirurgico, la DARPA può fornire all’esercito uno strumento che consente ai comandanti delle missioni di impegnarsi in modo significativo in operazioni dinamiche che si verificano a velocità di curvatura”.
Negli ultimi 18 anni, la DARPA ha regolarmente dimostrato neurotecnologie sempre più sofisticate che si basano su elettrodi impiantati chirurgicamente per interagire con il sistema nervoso centrale o periferico. Ad esempio, l’Agenzia ha dimostrato tecnologie come il controllo mentale delle protesi degli arti e il ripristino del senso del tatto per i propri utenti, una tecnologia per alleviare malattie neuropsichiatriche intrattabili come la depressione e un metodo per migliorare e ripristinare la memoria. A causa dei rischi intrinseci della chirurgia cerebrale, queste tecnologie hanno avuto finora un uso limitato nei volontari che ne avevano necessità clinica.
Affinché l’Esercito possa beneficiare delle neurotecnologie, sono necessarie opzioni non chirurgiche per il loro utilizzo, poiché è chiaro che al momento gli interventi chirurgici di massa tra i comandanti militari non sembrano una buona idea. Le tecnologie militari possono anche portare grandi benefici alla gente comune. Eliminando la necessità di un intervento chirurgico, i progetti N3 ampliano il bacino di potenziali pazienti che potrebbero accedere a trattamenti come la stimolazione cerebrale profonda per curare le malattie neurologiche.
I partecipanti al programma N3 utilizzano diversi approcci nella loro ricerca per ottenere informazioni dal cervello e trasmetterle. Alcuni progetti utilizzano l'ottica, altri l'acustica e l'elettromagnetismo. Alcuni team stanno sviluppando interfacce completamente non invasive che risiedono interamente al di fuori del corpo umano, mentre altri team stanno esplorando tecnologie minimamente invasive utilizzando nanotrasduttori che possono essere temporaneamente consegnati in modo non chirurgico al cervello per migliorare la risoluzione e la precisione del segnale.
- Un team Battelle guidato dal dottor Gaurav Sharma mira a sviluppare un sistema minimamente invasivo che includa un ricetrasmettitore esterno e nanotrasduttori elettromagnetici che vengono consegnati in modo non chirurgico ai neuroni di interesse. I nanotrasduttori convertiranno i segnali elettrici provenienti dai neuroni in segnali magnetici che potranno essere registrati ed elaborati da un ricetrasmettitore esterno e viceversa, per consentire la comunicazione bidirezionale.
- I ricercatori della Carnegie Mellon University, guidati dal dottor Pulkit Grover, mirano a sviluppare un dispositivo completamente non invasivo che utilizzi un approccio acusto-ottico per ricevere segnali dal cervello e campi elettrici per rimandarli a neuroni specifici. Il team utilizzerà le onde ultrasoniche per far brillare la luce all'interno del cervello per rilevare l'attività neurale. Per trasmettere informazioni al cervello, gli scienziati intendono utilizzare la risposta non lineare dei neuroni ai campi elettrici per fornire una stimolazione locale delle cellule bersaglio.
- Un team del Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University, guidato dal dottor David Blodgett, sta sviluppando un sistema ottico non invasivo e coerente per leggere le informazioni dal cervello. Il sistema misurerà i cambiamenti nella lunghezza del segnale ottico nel tessuto neurale che sono direttamente correlati all'attività neurale.
- Il team PARC, guidato dal dottor Krishnan Thyagarajan, mira a sviluppare un dispositivo acustico-magnetico non invasivo per trasmettere informazioni al cervello. Il loro approccio combina le onde ultrasoniche con i campi magnetici per generare correnti elettriche localizzate per la neuromodulazione. L’approccio ibrido consente la modulazione nelle aree più profonde del cervello.
- Un team della Rice University guidato dal dottor Jacob Robinson sta cercando 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 diffusione della luce nel tessuto neurale e per trasmettere segnali al cervello, il team prevede di utilizzare un approccio genetico magnetico per rendere i neuroni sensibili ai campi magnetici. campi.
- Il team di Teledyne, guidato dal dottor Patrick Connolly, mira a sviluppare un dispositivo integrato completamente non invasivo che utilizza magnetometri pompati otticamente per rilevare piccoli campi magnetici localizzati correlati all'attività neurale e utilizza ultrasuoni focalizzati per trasmettere informazioni.
Durante tutto il programma, i ricercatori faranno affidamento sulle informazioni fornite da esperti legali ed etici indipendenti che hanno accettato di partecipare a N3 ed esploreranno le potenziali applicazioni delle nuove tecnologie alle popolazioni militari e civili. Inoltre, i regolatori federali stanno anche collaborando con la DARPA per aiutare gli scienziati a capire 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 connettersi al cervello da pochi millimetri di distanza, portando la neurotecnologia oltre la clinica e rendendola più accessibile per l’uso pratico per scopi di sicurezza nazionale”, afferma Emondi. “Proprio come il personale militare indossa indumenti protettivi e tattici, in futuro sarà in grado di indossare cuffie con interfaccia neurale e utilizzare la tecnologia per gli scopi di cui ha bisogno, per poi mettere semplicemente da parte il dispositivo una volta completata la missione. "
Fonte: 3dnews.ru