A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA (em inglês, Defense Advanced Research Projects Agency - DARPA) financiará seis organizações no âmbito do programa Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (abreviado como 'N3' e traduzido como 'Próxima Geração de Neurotecnologia Não Cirúrgica'), anunciado pela primeira vez em março de 2018. O programa contará com a participação do Instituto Memorial Battelle, da Universidade Carnegie Mellon, do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, do Centro de Pesquisa de Palo Alto (PARC), da Universidade Rice e da empresa Teledyne Scientific, que possuem suas próprias equipes de cientistas e pesquisadores no desenvolvimento de interfaces neurais bidirecionais. A DARPA espera que essas tecnologias no futuro permitam que militares qualificados controlem diretamente sistemas de cibersegurança ativos e enxames de drones, além de utilizá-las para colaboração com sistemas computacionais durante a execução de missões complexas e multitarefas.
“A DARPA está se preparando para um futuro em que a combinação de sistemas não tripulados, inteligência artificial e operações cibernéticas pode levar a situações que requerem uma velocidade de decisão tão rápida que não podemos lidar efetivamente sem a ajuda de tecnologias modernas,” disse o Dr. Al Emondi, gerente do programa N3. “Criando uma interface acessível de cérebro-máquina que não exija intervenção cirúrgica para ser utilizada, a DARPA poderá fornecer ao exército uma ferramenta que permitirá que os comandantes de missão participem de maneira significativa em operações dinâmicas que ocorrem em velocidades super rápidas.”
Nos últimos 18 anos, a DARPA tem demonstrado regularmente tecnologias neuro sofisticadas que dependem de eletrodos implantados cirurgicamente para interagir com o sistema nervoso central ou periférico. Por exemplo, a agência demonstrou tecnologias como controle mental de membros prostéticos e restauração da sensação de tato para seus usuários, tecnologia para aliviar doenças psiconeurológicas de difícil tratamento, como depressão, além de um método para melhorar e restaurar a memória. Devido aos riscos inerentes à intervenção cirúrgica no cérebro, essas tecnologias ainda foram usadas de forma limitada em voluntários com necessidade clínica.
Para que o exército possa se beneficiar das tecnologias neuro, são necessárias opções não cirúrgicas, uma vez que, evidentemente, os procedimentos cirúrgicos em massa entre o comando militar não parecem ser uma boa ideia. As tecnologias militares também podem trazer grandes benefícios para pessoas comuns. Ao eliminar a necessidade de cirurgia, os projetos N3 ampliam o número potencial de pacientes que poderiam ter acesso a tratamentos como a estimulação cerebral profunda para doenças neurológicas.
Os participantes do programa N3 utilizam diferentes abordagens em suas pesquisas para obter informações do cérebro e transmiti-las de volta. Em alguns projetos, são usadas técnicas óticas, em outros, acústicas e eletromagnetismo. Parte das equipes desenvolve interfaces completamente não invasivas, que estão totalmente fora do corpo humano, enquanto outras equipes exploram tecnologias levemente invasivas com a utilização de nanotransdutores, que podem ser entregues temporariamente no cérebro de forma não cirúrgica para melhorar a resolução e precisão do sinal.
- A equipe do Instituto Battelle, liderada pelo Dr. Gaurav Sharma, está empenhada em desenvolver um sistema minimamente invasivo que inclui um transmissor externo e nano-transdutores eletromagnéticos que são entregues de maneira não cirúrgica às células neuronais de interesse. Os nano-transdutores converterão sinais elétricos dos neurônios em sinais magnéticos que podem ser gravados e processados por um transceptor externo, e vice-versa, para garantir comunicação bidirecional.
- Pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon, liderados pelo Dr. Pulkit Grover, estão trabalhando para desenvolver um dispositivo totalmente não invasivo que utiliza uma abordagem acusto-óptica para capturar sinais do cérebro e campos elétricos para enviá-los de volta a neurônios específicos. A equipe utilizará ondas ultrassônicas para direcionar luz para dentro do cérebro a fim de detectar a atividade neuronal. Para transmitir informações ao cérebro, os cientistas pretendem usar a resposta não linear dos neurônios a campos elétricos para estimular localmente as células-alvo.
- A equipe do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, sob a direção do Dr. David Blodgett, está desenvolvendo um sistema óptico coerente e não invasivo para ler informações do cérebro. O sistema medirá as mudanças na extensão do sinal óptico no tecido nervoso, que se correlacionam diretamente com a atividade neuronal.
- A equipe do PARC, liderada pelo Dr. Krishnan Thyagarajan, busca desenvolver um dispositivo acusto-magnético não invasivo para transmitir informações ao cérebro. Sua abordagem combina ondas ultrassônicas com campos magnéticos para gerar correntes elétricas localizadas para neuromodulação. Essa abordagem híbrida permite a modulação em áreas mais profundas do cérebro.
- A equipe da Universidade Rice, liderada pelo Dr. Jacob Robinson, busca desenvolver uma interface neural bidirecional minimamente invasiva. Para obter informações do cérebro, será utilizada a tomografia ótica difusa para determinar a atividade neuronal, medindo a dispersão da luz no tecido nervoso. Para transmitir sinais ao cérebro, a equipe planeja aplicar uma abordagem magnetogenética para tornar os neurônios sensíveis aos campos magnéticos.
- A equipe da Teledyne, sob a liderança do Dr. Patrick Connolly, busca desenvolver um dispositivo integrado totalmente não invasivo que utiliza magnetômetros com bombeamento óptico para detectar pequenos campos magnéticos localizados que se correlacionam com a atividade neuronal. Para transmitir informações, será utilizado ultrassom focado.
Durante todo o programa, os pesquisadores se apoiarão nas informações fornecidas por especialistas independentes em questões legais e éticas que concordaram em participar do N3 e explorar as potenciais aplicações das novas tecnologias para militares e civis. Além disso, órgãos reguladores federais também estão colaborando com a DARPA para ajudar os cientistas a entender melhor quando e em quais condições seus dispositivos poderão ser testados em humanos.
"Se o programa N3 for bem-sucedido, teremos sistemas de interfaces neurais vestíveis que poderão se conectar ao cérebro a uma distância de apenas alguns milímetros, levando as neurotecnologias para além da clínica e tornando-as mais acessíveis para uso prático em prol da segurança nacional", explica Emondi. "Assim como os soldados usam equipamentos de proteção e táticos, no futuro eles poderão usar um headset com interface neural e utilizar a tecnologia para os fins que necessitam, e então simplesmente deixar o dispositivo de lado após a missão."
Fonte: 3dnews.ru
