DARPA: Finansowanie noszonych interfejsów mózg-maszyna

DARPA przyznała fundusze sześciu organizacjom na wsparcie neurochirurgii nowej generacji (N.³) program, po raz pierwszy ogłoszony w marcu 2018. Battelle Memorial Institute, Carnegie Mellon University, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Palo Alto Research Center (PARC), Rice University i Teledyne Scientific to wiodące zespoły interdyscyplinarne do opracowania wysokiej rozdzielczości dwukierunkowych interfejsów mózg-maszyna do użytku przez osoby pełnosprawne członkowie usług. Te poręczne interfejsy mogłyby ostatecznie umożliwić różnorodne zastosowania w zakresie bezpieczeństwa narodowego, takie jak kontrola aktywnych systemów cyberobrony i roju bezzałogowych statków powietrznych lub łączenie systemów komputerowych w celu wykonywania wielu zadań podczas złożonych misji.

„DARPA przygotowuje się na przyszłość, w której połączenie bezzałogowych systemów, sztucznej inteligencji i operacji cybernetycznych może powodować konflikty na liniach czasowych, które są zbyt krótkie, aby ludzie mogli skutecznie poradzić sobie z samą obecną technologią”, powiedział Al Emondi, N.³ kierownik programu. „Tworząc bardziej dostępny interfejs mózg-maszyna, który nie wymaga operacji, DARPA może dostarczyć narzędzia, które pozwolą dowódcom misji pozostać istotnie zaangażowanym w dynamiczne operacje rozwijające się z dużą prędkością”.

W ciągu ostatnich lat 18 DARPA wykazał się coraz bardziej zaawansowanymi neurotechnologiami, które polegają na chirurgicznie wszczepianych elektrodach do połączenia z centralnym lub obwodowym układem nerwowym. Agencja wykazała się osiągnięciami takimi jak kontrola nerwowa kończyn protetycznych i przywrócenie zmysłu dotyku użytkownikom tych kończyn, ulga w innych trudnych do leczenia chorobach neuropsychiatrycznych takie jak depresja i poprawa tworzenia i przypominania pamięci. Ze względu na nieodłączne ryzyko operacji, technologie te były dotychczas ograniczone do stosowania przez ochotników potrzebujących klinicznie.

Aby przede wszystkim sprawna ludność wojska mogła czerpać korzyści z neurotechnologii, wymagane są interfejsy niechirurgiczne. Jednak w rzeczywistości podobna technologia może również znacznie przynieść korzyści populacjom klinicznym. Eliminując potrzebę operacji, systemy N3 starają się poszerzyć grupę pacjentów, którzy mogą uzyskać dostęp do leczenia, takiego jak głęboka stymulacja mózgu w celu opanowania chorób neurologicznych.

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

Następnie³ zespoły stosują szereg metod wykorzystujących optykę, akustykę i elektromagnetykę do rejestrowania aktywności neuronalnej i / lub wysyłania sygnałów z powrotem do mózgu z dużą prędkością i rozdzielczością. Badanie jest podzielone na dwie ścieżki. Zespoły szukają albo całkowicie nieinwazyjnych interfejsów, które są całkowicie zewnętrzne w stosunku do ciała, albo bardzo inwazyjnych systemów interfejsów, które zawierają nanotransduktory, które mogą być czasowo i nie chirurgicznie dostarczane do mózgu w celu poprawy rozdzielczości sygnału.

• Zespół Battelle, pod kierownictwem głównego badacza, dr Gaurav Sharma, dąży do opracowania bardzo inwazyjnego systemu interfejsu, który łączy zewnętrzny transceiver z elektromagnetycznymi nanotranduktorami, które nie są chirurgicznie dostarczane do neuronów będących przedmiotem zainteresowania. Nanotransduktory przetwarzałyby sygnały elektryczne z neuronów na sygnały magnetyczne, które mogą być rejestrowane i przetwarzane przez zewnętrzny nadajnik-odbiornik i odwrotnie, aby umożliwić dwukierunkową komunikację.
• Zespół uniwersytetu Carnegie Mellon, pod kierownictwem głównego badacza dr Pulkita Grovera, dąży do opracowania całkowicie nieinwazyjnego urządzenia, które wykorzystuje akustyczno-optyczne podejście do rejestrowania z mózgu i zakłócania pól elektrycznych do zapisu do określonych neuronów. Zespół wykorzysta fale ultradźwiękowe do wprowadzenia światła do i z mózgu w celu wykrycia aktywności neuronalnej. Podejście zespołu do pisania wykorzystuje nieliniową odpowiedź neuronów na pola elektryczne, aby umożliwić zlokalizowaną stymulację określonych typów komórek.
• Zespół Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, pod kierunkiem głównego badacza dr Davida Blodgetta, dąży do opracowania całkowicie nieinwazyjnego, spójnego układu optycznego do nagrywania z mózgu. System będzie bezpośrednio mierzył zmiany długości ścieżki optycznej w tkance nerwowej, które korelują z aktywnością nerwową.
• Zespół PARC, pod kierownictwem głównego badacza, dr Krishnana Thyagarajana, dąży do opracowania całkowicie nieinwazyjnego urządzenia akustyczno-magnetycznego do pisania do mózgu. Ich podejście łączy pary fale ultradźwiękowe z polami magnetycznymi, aby wygenerować zlokalizowane prądy elektryczne do neuromodulacji. Podejście hybrydowe oferuje możliwość zlokalizowanej neuromodulacji głębiej w mózgu.
• Zespół Rice University, pod kierownictwem głównego badacza, dr. Jacoba Robinsona, dąży do opracowania bardzo inwazyjnego, dwukierunkowego systemu zapisu i zapisu do mózgu. W przypadku funkcji nagrywania interfejs będzie wykorzystywał rozproszoną tomografię optyczną, aby wywnioskować aktywność neuronową poprzez pomiar rozpraszania światła w tkance nerwowej. Aby włączyć funkcję zapisu, zespół zastosuje podejście magneto-genetyczne, aby uwrażliwić neurony na pola magnetyczne.
• Zespół Teledyne, pod kierownictwem głównego badacza dr Patricka Connolly'ego, dąży do opracowania całkowicie nieinwazyjnego, zintegrowanego urządzenia, które wykorzystuje magnetometry z mikropompą optyczną do wykrywania małych, zlokalizowanych pól magnetycznych korelujących z aktywnością neuronową. Zespół użyje skoncentrowanego ultradźwięku do pisania do neuronów.

W całym programie badania będą czerpać z wiedzy dostarczonej przez niezależnych ekspertów prawnych i etycznych, którzy zgodzili się dostarczyć informacje na temat N³ poczynić postępy i rozważyć potencjalne przyszłe zastosowania wojskowe i cywilne oraz implikacje technologii. Ponadto federalne organy regulacyjne współpracują z DARPA, aby pomóc zespołom w lepszym zrozumieniu zgody na wykorzystanie przez ludzi w miarę prowadzenia badań. W miarę postępu prac organy regulacyjne będą pomagać w kierowaniu strategiami składania wniosków o wyłączenia urządzeń śledczych i nowych leków śledczych w celu umożliwienia prób N na ludziach³ systemy w ostatniej fazie czteroletniego programu.

„Jeśli N³ zakończy się sukcesem, a my skończymy z urządzeniami do noszenia interfejsów neuronowych, które mogą komunikować się z mózgiem z odległości zaledwie kilku milimetrów, przenosząc neurotechnologię poza klinikę i praktyczne zastosowanie dla bezpieczeństwa narodowego ”- powiedział Emondi. „Podobnie jak członkowie serwisu zakładają odzież ochronną i taktyczną w ramach przygotowań do misji, w przyszłości mogą założyć zestaw słuchawkowy z interfejsem neuronowym, korzystać z technologii w razie potrzeby, a następnie odłożyć narzędzie na bok po zakończeniu misji.”

Przeczytaj całą historię tutaj…