Het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) zal zes organisaties financieren in het kader van het Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (N3)-programma, dat voor het eerst werd aangekondigd in maart 2018. Bij het programma zullen het Battelle Memorial Institute, Carnegie Mellon University, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Palo Alto Research Center (PARC), Rice University en Teledyne Scientific betrokken zijn, die hun eigen teams van wetenschappers en onderzoekers hebben die zich bezighouden met de ontwikkeling van bidirectionele hersen- computerinterfaces. DARPA verwacht dat deze technologieën in de toekomst geschoold militair personeel in staat zullen stellen actieve cyberverdedigingssystemen en zwermen onbemande luchtvaartuigen rechtstreeks te controleren, en deze te gebruiken om samen te werken met computersystemen tijdens complexe missies met meerdere missies.
“DARPA bereidt zich voor op een toekomst waarin de combinatie van onbemande systemen, kunstmatige intelligentie en cyberoperaties kan leiden tot situaties waarin besluitvorming te snel is om effectief mee om te gaan zonder de hulp van moderne technologie”, aldus Dr. Al Emondi, programma beheerder N3. “Door een toegankelijke hersen-machine-interface te creëren waarvoor geen operatie nodig is, kan DARPA het leger voorzien van een hulpmiddel waarmee missiecommandanten op betekenisvolle wijze kunnen deelnemen aan dynamische operaties die plaatsvinden met warpsnelheden.”
De afgelopen 18 jaar heeft DARPA regelmatig steeds geavanceerdere neurotechnologieën gedemonstreerd die afhankelijk zijn van chirurgisch geïmplanteerde elektroden voor interactie met het centrale of perifere zenuwstelsel. Het Agentschap demonstreerde bijvoorbeeld technologieën zoals mentale controle van prothetische ledematen en herstel van de tastzin voor hun gebruikers, technologie om hardnekkige neuropsychiatrische ziekten zoals depressie te verlichten, en een methode om het geheugen te verbeteren en te herstellen. Vanwege de inherente risico's van hersenchirurgie zijn deze technologieën tot nu toe beperkt toegepast bij vrijwilligers met een klinische behoefte daaraan.
Om het leger te laten profiteren van neurotechnologieën zijn niet-chirurgische opties voor het gebruik ervan nodig, aangezien het duidelijk is dat massale chirurgische interventies onder militaire commandanten op dit moment geen goed idee lijken. Militaire technologieën kunnen ook grote voordelen opleveren voor gewone mensen. Door de noodzaak van operaties te elimineren, breiden N3-projecten de pool van potentiële patiënten uit die toegang zouden kunnen krijgen tot behandelingen zoals diepe hersenstimulatie om neurologische ziekten te behandelen.
Deelnemers aan het N3-programma gebruiken in hun onderzoek verschillende benaderingen om informatie uit de hersenen te verkrijgen en deze terug te sturen. Sommige projecten maken gebruik van optica, andere van akoestiek en elektromagnetisme. Sommige teams ontwikkelen volledig niet-invasieve interfaces die zich volledig buiten het menselijk lichaam bevinden, terwijl andere teams minimaal invasieve technologieën onderzoeken met behulp van nanotransducers die tijdelijk niet-chirurgisch in de hersenen kunnen worden afgeleverd om de signaalresolutie en nauwkeurigheid te verbeteren.
- Een Battelle-team onder leiding van Dr. Gaurav Sharma streeft ernaar een minimaal invasief systeem te ontwikkelen dat een externe transceiver en elektromagnetische nanotransducers omvat die niet-chirurgisch worden afgeleverd bij de betreffende neuronen. Nanotransducers zullen elektrische signalen van neuronen omzetten in magnetische signalen die kunnen worden geregistreerd en verwerkt door een externe transceiver, en omgekeerd, om bidirectionele communicatie mogelijk te maken.
- Onderzoekers van Carnegie Mellon University, onder leiding van Dr. Pulkit Grover, streven ernaar een volledig niet-invasief apparaat te ontwikkelen dat een akoesto-optische benadering gebruikt om signalen van de hersenen en elektrische velden te ontvangen om ze terug te sturen naar specifieke neuronen. Het team zal ultrasone golven gebruiken om licht in de hersenen te laten schijnen om neurale activiteit te detecteren. Om informatie naar de hersenen te verzenden, zijn wetenschappers van plan de niet-lineaire reactie van neuronen op elektrische velden te gebruiken om lokale stimulatie van doelcellen te bewerkstelligen.
- Een team van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, onder leiding van Dr. David Blodgett, ontwikkelt een niet-invasief, coherent optisch systeem voor het lezen van informatie uit de hersenen. Het systeem zal veranderingen in optische signaallengte in neuraal weefsel meten die direct correleren met neurale activiteit.
- Het PARC-team, onder leiding van Dr. Krishnan Thyagarajan, wil een niet-invasief akoestisch-magnetisch apparaat ontwikkelen om informatie naar de hersenen te verzenden. Hun aanpak combineert ultrasone golven met magnetische velden om gelokaliseerde elektrische stromen voor neuromodulatie te genereren. De hybride aanpak maakt modulatie in diepere delen van de hersenen mogelijk.
- Een team van Rice University onder leiding van Dr. Jacob Robinson probeert een minimaal invasieve, bidirectionele neurale interface te ontwikkelen. Om informatie uit de hersenen te verkrijgen, zal diffuse optische tomografie worden gebruikt om neurale activiteit te bepalen door de verstrooiing van licht in neuraal weefsel te meten, en om signalen naar de hersenen te verzenden. Het team is van plan een magnetische genetische benadering te gebruiken om neuronen gevoelig te maken voor magnetische straling. velden.
- Het Teledyne-team, onder leiding van Dr. Patrick Connolly, wil een volledig niet-invasief geïntegreerd apparaat ontwikkelen dat gebruik maakt van optisch gepompte magnetometers om kleine, gelokaliseerde magnetische velden te detecteren die correleren met neurale activiteit, en dat gebruik maakt van gefocuste echografie om informatie te verzenden.
Gedurende het hele programma zullen onderzoekers vertrouwen op informatie van onafhankelijke juridische en ethische experts die hebben ingestemd om deel te nemen aan N3 en de mogelijke toepassingen van nieuwe technologieën op militaire en burgerbevolking te onderzoeken. Daarnaast werken federale toezichthouders ook samen met DARPA om wetenschappers te helpen beter te begrijpen wanneer en onder welke omstandigheden hun apparaten op mensen kunnen worden getest.
“Als het N3-programma succesvol is, zullen we draagbare neurale interfacesystemen hebben die vanaf slechts een paar millimeter afstand verbinding kunnen maken met de hersenen, waardoor neurotechnologie buiten de kliniek komt en deze toegankelijker wordt voor praktisch gebruik voor nationale veiligheidsdoeleinden”, zegt Emondi. “Net zoals militairen beschermende en tactische uitrusting aantrekken, zullen ze in de toekomst een headset met een neurale interface kunnen opzetten en de technologie kunnen gebruiken voor de doeleinden die ze nodig hebben, en het apparaat vervolgens eenvoudigweg aan de kant kunnen leggen als de missie is voltooid. ”
Bron: 3dnews.ru