Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Ministerstwa Obrony USA (ang. Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA) sfinansuje sześć organizacji w ramach programu Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (w skrócie „N3”, czyli „Następna generacja niechirurgicznej neurotechnologii”), ogłoszonego po raz pierwszy w marcu 2018 roku. W programie wezmą udział Memorial Institute Battelle, Uniwersytet Carnegie-Mellon, Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johns Hopkins, Centrum Badań Palo Alto (PARC), Uniwersytet Rice oraz firma Teledyne Scientific, które dysponują własnymi zespołami naukowców i badaczy zajmujących się opracowywaniem dwukierunkowych interfejsów mózg-komputer. DARPA liczy, że technologie te w przyszłości pozwolą wykwalifikowanym żołnierzom na bezpośrednie zarządzanie aktywnymi systemami cyberobrony i rojami bezzałogowych statków powietrznych oraz umożliwią współpracę z systemami komputerowymi w realizacji złożonych misji wielozadaniowych.
„DARPA przygotowuje się na przyszłość, w której połączenie bezzałogowych systemów, sztucznej inteligencji i operacji cybernetycznych może prowadzić do sytuacji wymagających zbyt szybkiego podejmowania decyzji, aby skutecznie sobie z nimi radzić bez wsparcia nowoczesnych technologii” – powiedział doktor Al Emondi, menedżer programu N3. „Tworząc dostępny interfejs mózg-maszyna, który nie wymaga interwencji chirurgicznej do jego użycia, DARPA będzie mogła dostarczyć armii narzędzie umożliwiające dowódcom misji sensowne uczestnictwo w dynamicznych operacjach, które odbywają się z nadzwyczaj dużymi prędkościami.”
W ciągu ostatnich 18 lat DARPA regularnie prezentowała coraz bardziej zaawansowane neurotechnologie, które opierały się na wszczepianych chirurgicznie elektrodach do interakcji z układem nerwowym centralnym lub obwodowym. Na przykład, agencja zaprezentowała takie technologie, jak kontrola myślami protezowanych kończyn i przywracanie odczucia dotyku dla ich użytkowników, technologię ułatwiającą leczenie trudnych do wyleczenia chorób psychoneurologicznych, takich jak depresja, a także metodę poprawy i przywracania pamięci. Z powodu nieodłącznych ryzyk związanych z chirurgicznymi ingerencjami w mózg, technologie te były do tej pory stosowane w ograniczonym zakresie tylko dla ochotników z kliniczną potrzebą.
Aby armia mogła skorzystać z neurotechnologii, potrzebne są niechirurgiczne opcje ich zastosowania, ponieważ ewidentnie na dzień dzisiejszy masowe operacje chirurgiczne wśród dowództwa wojskowego wydają się niezbyt dobrym pomysłem. Technologie wojskowe mogą również przynieść dużą korzyść zwykłym ludziom. Eliminując potrzebę operacji chirurgicznej, projekty N3 poszerzają krąg potencjalnych pacjentów, którzy mogliby uzyskać dostęp do takich metod leczenia jak głęboka stymulacja mózgu stosowana w leczeniu schorzeń neurologicznych.
Uczestnicy programu N3 stosują różne podejścia w swoich badaniach, aby uzyskać informacje z mózgu i przekazać je z powrotem. W niektórych projektach wykorzystywana jest optyka, w innych akustyka i elektromagnetyzm. Część zespołów opracowuje całkowicie nieinwazyjne interfejsy, które są w pełni poza ciałem człowieka, inne zespoły badają lekko inwazyjne technologie z użyciem nanotransduktorów, które mogą być tymczasowo dostarczane do mózgu niechirurgicznie, aby poprawić rozdzielczość i precyzję sygnału.
- Zespół z Instytutu Battelle pod kierownictwem doktora Gaurava Sharma (Dr. Gaurav Sharma) dąży do opracowania minimalnie inwazyjnego systemu, który obejmuje zewnętrzny nadajnik-odbiornik oraz elektromagnetyczne nanotransduktory, które są niechirurgicznie dostarczane do interesujących neuronów. Nanotransduktory będą przekształcać sygnały elektryczne od neuronów na sygnały magnetyczne, które mogą być zapisywane i przetwarzane przez zewnętrzny transceiver, oraz odwrotnie, aby zapewnić dwukierunkową komunikację.
- Naukowcy z Uniwersytetu Carnegie Mellon, pod przewodnictwem doktora Pulkit Grovera (Dr. Pulkit Grover), starają się opracować całkowicie nieinwazyjne urządzenie, które wykorzystuje podejście akustooptyczne do pozyskiwania sygnałów z mózgu i pola elektryczne do ich wysyłania z powrotem do konkretnych neuronów. Zespół zamierza wykorzystać fale ultradźwiękowe do kierowania światła do wnętrza mózgu w celu wykrycia aktywności neuronowej. Aby przesyłać informacje do mózgu, naukowcy planują wykorzystać nieliniową odpowiedź neuronów na pola elektryczne, aby zapewnić lokalną stymulację docelowych komórek.
- Zespół Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa pod kierownictwem doktora Davida Blodgetta (Dr. David Blodgett) opracowuje nieinwazyjny, koherentny system optyczny do odczytu informacji z mózgu. System będzie mierzył zmiany długości sygnału optycznego w tkance nerwowej, które bezpośrednio korelują z aktywnością neuronową.
- Zespół PARC, kierowany przez doktora Krishnana Thyagarajana (Dr. Krishnan Thyagarajan), dąży do opracowania nieinwazyjnego akusto-magnetycznego urządzenia do przesyłania informacji do mózgu. Ich podejście łączy fale ultradźwiękowe z polami magnetycznymi, aby generować zlokalizowane prądy elektryczne do neuromodulacji. Hybrydowe podejście umożliwia modulację w głębszych obszarach mózgu.
- Zespół z Uniwersytetu Rice'a pod kierownictwem dr. Jacoba Robinsona dąży do opracowania minimalnie inwazyjnego dwukierunkowego neurointerfejsu. Do uzyskiwania informacji z mózgu zastosowana zostanie dyfuzyjna tomografia optyczna do określania aktywności neuronów poprzez pomiar rozpraszania światła w tkance nerwowej, a do przesyłania sygnałów do mózgu zespół planuje zastosować podejście magnetogenetyczne, aby uczynić neurony wrażliwymi na pola magnetyczne.
- Zespół Teledyne na czele z dr. Patrickiem Connollym stara się opracować całkowicie nieinwazyjne zintegrowane urządzenie, które wykorzystuje magnetometry z optycznym pompowaniem do wykrywania niewielkich, lokalizowanych pól magnetycznych, które korelują z aktywnością neuronów, a do przesyłania informacji zostanie użyty skupiony ultradźwięk.
W trakcie całego programu badacze będą opierać się na informacjach dostarczonych przez niezależnych ekspertów zajmujących się kwestiami prawnymi i etycznymi, którzy zgodzili się uczestniczyć w N3 i badać potencjalne możliwości zastosowania nowych technologii przez wojsko i cywilów. Ponadto, federalne organy regulacyjne współpracują z DARPA, aby pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, kiedy i w jakich warunkach ich urządzenia będą mogły być testowane na ludziach.
„Jeśli program N3 odniesie sukces, otrzymamy noszone systemy neurointerfejsów, które będą w stanie nawiązywać połączenie z mózgiem z odległości zaledwie kilku milimetrów, przesuwając technologie neurobiologiczne poza klinikę i czyniąc je bardziej dostępnymi do praktycznego zastosowania w celach bezpieczeństwa narodowego” – mówi Emondi. „Podobnie jak żołnierze noszą sprzęt ochronny i taktyczny, w przyszłości będą mogli założyć hełm z neurointerfejsem i wykorzystać technologię do swoich potrzeb, a następnie po zakończeniu misji po prostu odłożyć urządzenie na bok.”
Źródło: 3dnews.ru
