DARPA: Finanțarea interfețelor purtătoare de creier-mașină

DARPA a acordat finanțare către șase organizații pentru a sprijini Neurotehnologia nonsurgică de generație următoare (N³) program, anunțat pentru prima dată în martie 2018. Institutul Memorial Battelle, Universitatea Carnegie Mellon, Laboratorul de Fizică Aplicată al Universității Johns Hopkins, Palo Alto Centrul de Cercetare (PARC), Universitatea Rice și Teledyne Scientific conduc lideri în echipele multidisciplinare pentru a dezvolta interfețe de înaltă rezoluție, bidirecționale, creier-mașină pentru a fi utilizate de către cei cu capacitate membrii serviciului. Aceste interfețe care pot fi purtate ar putea în cele din urmă să permită aplicații de securitate națională diverse, cum ar fi controlul sistemelor active de apărare cibernetică și a roiurilor de vehicule aeriene fără pilot sau echiparea cu sisteme informatice pentru a face multitask în timpul misiunilor complexe.

„DARPA se pregătește pentru un viitor în care o combinație de sisteme fără echipaj, inteligență artificială și operațiuni cibernetice poate determina apariția unor conflicte pe termene care sunt prea scurte pentru ca oamenii să gestioneze eficient doar tehnologia actuală”, a spus Al Emondi, N³ manager de program. Prin crearea unei interfețe creier-mașină mai accesibile, care nu necesită o intervenție chirurgicală, DARPA ar putea oferi instrumente care să permită comandanților de misiune să rămână implicați în mod dinamic în operațiuni dinamice care se desfășoară cu viteză rapidă.

În ultimii ani 18, DARPA a demonstrat neurotehnologii din ce în ce mai sofisticate, care se bazează pe electrozii implantați chirurgical pentru a interfața cu sistemele nervoase centrale sau periferice. Agenția a demonstrat realizări precum: controlul neuronal al membrelor protetice și refacerea simțului atingerii pentru utilizatorii acestor membre, ameliorarea bolilor neuropsihiatrice altfel intractabile cum ar fi depresia și îmbunătățirea formării memoriei și reamintirea. Datorită riscurilor inerente ale intervenției chirurgicale, aceste tehnologii au fost până în prezent limitate la utilizarea de către voluntarii cu nevoie clinică.

Pentru ca populația, în principal, corporală să poată beneficia de neurotehnologie, sunt necesare interfețe nechirurgicale. Cu toate acestea, de fapt, o tehnologie similară ar putea beneficia în mare măsură populațiile clinice. Prin eliminarea nevoii de intervenție chirurgicală, sistemele N3 încearcă să extindă grupul de pacienți care pot accesa tratamente, cum ar fi stimularea profundă a creierului pentru a gestiona bolile neurologice.

https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=eL1nG1O7z-c

Atunci³ echipele urmăresc o serie de abordări care utilizează optică, acustică și electromagnetică pentru a înregistra activitatea neuronală și / sau a trimite semnale înapoi la creier la viteză mare și rezoluție. Cercetarea este împărțită între două piese. Echipele urmăresc fie interfețe complet neinvazive care sunt complet externe corpului, fie sisteme de interfață minuțios invazive care includ nanotransductorii care pot fi livrați temporar și nechirurgical pentru creșterea rezoluției semnalului.

• Echipa Battelle, sub investigatorul principal Dr. Gaurav Sharma, își propune să dezvolte un sistem de interfață minuțios invaziv, care împerechează un transceiver extern cu nanotransductoare electromagnetice care sunt livrate nonsurgic neuronilor de interes. Nanotransductorii ar converti semnalele electrice de la neuroni în semnale magnetice care pot fi înregistrate și procesate de transceiverul extern și invers, pentru a permite comunicarea bidirecțională.
• Echipa Carnegie Mellon University, sub investigatorul principal dr. Pulkit Grover, își propune să dezvolte un dispozitiv complet neinvaziv care folosește o abordare acousto-optică pentru a înregistra din creier și câmpurile electrice interferențe pentru a scrie la neuroni specifici. Echipa va folosi undele cu ultrasunete pentru a ghida lumina în și în afara creierului pentru a detecta activitatea neuronală. Abordarea scrisă a echipei exploatează răspunsul neliniar al neuronilor la câmpurile electrice pentru a permite stimularea localizată a tipurilor de celule specifice.
• Echipa de laborator de fizică aplicată a Universității Johns Hopkins, sub investigatorul principal Dr. David Blodgett, își propune să dezvolte un sistem optic complet neinvaziv, coerent pentru înregistrarea din creier. Sistemul va măsura direct modificările pe lungimea căii optice a țesutului neural care se corelează cu activitatea neurală.
• Echipa PARC, sub investigatorul principal Dr. Krishnan Thyagarajan, își propune să dezvolte un dispozitiv acousto-magnetic complet neinvaziv pentru scrierea creierului. Abordarea lor se împerechează unde ultrasunete cu câmpuri magnetice pentru a genera curenți electrici localizați pentru neuromodulare. Abordarea hibridă oferă potențialul de neuromodulare localizată mai adânc în creier.
• Echipa Universității Rice, sub cercetătorul principal Dr. Jacob Robinson, își propune să dezvolte un sistem bidirecțional minutios invaziv pentru înregistrarea și scrierea la creier. Pentru funcția de înregistrare, interfața va folosi tomografie optică difuză pentru a deduce activitatea neuronală prin măsurarea împrăștierii luminii în țesutul neural. Pentru a activa funcția de scriere, echipa va folosi o abordare magneto-genetică pentru a face neuronii sensibili la câmpurile magnetice.
• Echipa Teledyne, sub investigatorul principal Dr. Patrick Connolly, își propune să dezvolte un dispozitiv integrat complet neinvaziv, care folosește magnetometre cu pompe optice pentru a detecta câmpuri magnetice mici localizate care se corelează cu activitatea neuronală. Echipa va folosi ultrasunete concentrată pentru scrierea neuronilor.

Pe tot parcursul programului, cercetarea va beneficia de perspective oferite de experți legali și etici independenți, care au acceptat să ofere informații despre N³ progresează și ia în considerare potențialele aplicații militare și civile viitoare și implicațiile tehnologiei. În plus, autoritățile de reglementare federale cooperează cu DARPA pentru a ajuta echipele să înțeleagă mai bine autorizarea de utilizare a omului pe măsură ce cercetările sunt în curs. Pe măsură ce lucrările progresează, aceste autorități de reglementare vor ajuta ghidul strategiilor de depunere a cererilor pentru scutirile de dispozitive de investigație și de noi medicamente pentru a permite studiile umane cu N³ sisteme în ultima fază a programului de patru ani.

„Dacă N³ este de succes, vom încheia cu sisteme de interfață neuronală care pot comunica cu creierul dintr-o gamă de doar câțiva milimetri, mutând neurotehnologia dincolo de clinică și folosind practic pentru securitatea națională ”, a spus Emondi. „Așa cum membrii serviciului își pun echipamentul de protecție și tactici pentru pregătirea unei misiuni, în viitor ar putea să-și pună un set cu cască care conține o interfață neuronală, să utilizeze tehnologia, oricum este nevoie, apoi să pună instrumentul deoparte atunci când misiunea va fi finalizată.”

Citește povestea completă aici ...