Os tecnocratas da DARPA pretendem criar uma interface não cirúrgica cérebro-máquina como um multiplicador de força para soldados. A pesquisa exigirá “Isenções de Dispositivos Investigacionais” da Administração. ⁃ Editor TN
A DARPA concedeu financiamento a seis organizações para apoiar a Neurotecnologia Não Cirúrgica de Próxima Geração (N3) programa, anunciado pela primeira vez em março 2018. O Instituto Memorial Battelle, Universidade Carnegie Mellon, Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, Centro de Pesquisa Palo Alto (PARC), Universidade Rice e Teledyne Scientific estão liderando equipes multidisciplinares para desenvolver interfaces cérebro-máquina bidirecionais de alta resolução para uso por pessoas físicas membros do serviço. Essas interfaces vestíveis podem, em última análise, permitir diversas aplicações de segurança nacional, como controle de sistemas ativos de defesa cibernética e enxames de veículos aéreos não tripulados, ou parceria com sistemas de computador para realizar multitarefas durante missões complexas.
"A DARPA está se preparando para um futuro em que uma combinação de sistemas não tripulados, inteligência artificial e operações cibernéticas possa causar conflitos em cronogramas muito curtos para que os humanos possam gerenciar efetivamente apenas com a tecnologia atual", disse Al Emondi, o N3 gerenciador de programa. "Ao criar uma interface cérebro-máquina mais acessível que não exija cirurgia, a DARPA poderia fornecer ferramentas que permitissem aos comandantes de missão permanecer significativamente envolvidos em operações dinâmicas que se desdobram em velocidade rápida".
Para que a população essencialmente militar dos militares se beneficie da neurotecnologia, são necessárias interfaces não cirúrgicas. No entanto, de fato, uma tecnologia semelhante também poderia beneficiar muito as populações clínicas. Ao eliminar a necessidade de cirurgia, os sistemas N3 buscam expandir o leque de pacientes que podem acessar tratamentos como estimulação cerebral profunda para gerenciar doenças neurológicas.
Então3 as equipes estão adotando uma variedade de abordagens que usam óptica, acústica e eletromagnética para registrar a atividade neural e / ou enviar sinais de volta ao cérebro em alta velocidade e resolução. A pesquisa está dividida em duas faixas. As equipes estão buscando interfaces completamente não invasivas que são totalmente externas ao corpo ou sistemas de interface minuciosamente invasivos que incluem nanotransdutores que podem ser entregues temporariamente e sem cirurgia ao cérebro para melhorar a resolução do sinal.
A equipe de Battelle, sob o investigador principal Dr. Gaurav Sharma, tem como objetivo desenvolver um sistema de interface minuciosamente invasivo que emparelha um transceptor externo com nanotransdutores eletromagnéticos que são entregues de maneira não cirúrgica a neurônios de interesse. Os nanotransdutores converteriam sinais elétricos dos neurônios em sinais magnéticos que podem ser registrados e processados pelo transceptor externo e vice-versa, para permitir a comunicação bidirecional.
A equipe da Universidade Carnegie Mellon, sob o investigador principal Dr. Pulkit Grover, tem como objetivo desenvolver um dispositivo completamente não invasivo que use uma abordagem acústico-óptica para gravar no cérebro e interferir nos campos elétricos para escrever em neurônios específicos. A equipe usará ondas de ultrassom para guiar a luz para dentro e para fora do cérebro e detectar a atividade neural. A abordagem de gravação da equipe explora a resposta não linear de neurônios a campos elétricos para permitir a estimulação localizada de tipos específicos de células.
A equipe do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, sob o investigador principal Dr. David Blodgett, visa desenvolver um sistema óptico completamente não invasivo e coerente para gravação a partir do cérebro. O sistema medirá diretamente alterações no comprimento do caminho óptico no tecido neural que se correlacionam com a atividade neural.
A equipe do PARC, sob o investigador principal Dr. Krishnan Thyagarajan, tem como objetivo desenvolver um dispositivo acústico-magnético completamente não-invasivo para escrever no cérebro. Sua abordagem emparelha ondas de ultrassom com campos magnéticos para gerar correntes elétricas localizadas para neuromodulação. A abordagem híbrida oferece o potencial de neuromodulação localizada mais profunda no cérebro.
A equipe da Universidade Rice, sob o principal pesquisador Dr. Jacob Robinson, tem como objetivo desenvolver um sistema bidirecional minuciosamente invasivo para registrar e escrever no cérebro. Para a função de gravação, a interface utilizará tomografia óptica difusa para inferir a atividade neural medindo a dispersão da luz no tecido neural. Para ativar a função de gravação, a equipe usará uma abordagem magneto-genética para tornar os neurônios sensíveis aos campos magnéticos.
A equipe da Teledyne, sob o comando do investigador principal Dr. Patrick Connolly, tem como objetivo desenvolver um dispositivo completamente não invasivo e integrado que usa magnetômetros micro-opticamente bombeados para detectar pequenos campos magnéticos localizados que se correlacionam com a atividade neural. A equipe usará o ultra-som focado para escrever nos neurônios.
Ao longo do programa, a pesquisa se beneficiará de informações fornecidas por especialistas legais e éticos independentes que concordaram em fornecer informações sobre N3 progredir e considerar possíveis aplicações militares e civis futuras e implicações da tecnologia. Além disso, os reguladores federais estão cooperando com a DARPA para ajudar as equipes a entender melhor a liberação do uso humano à medida que a pesquisa é iniciada. À medida que o trabalho avança, esses reguladores ajudarão a orientar estratégias para o envio de pedidos de Isenções de Dispositivos em Investigação e Novos Medicamentos em Investigação para permitir testes em humanos de N3 sistemas durante a última fase do programa quadrienal.
"Se N3 Se for bem-sucedido, acabaremos com sistemas de interface neural que podem se comunicar com o cérebro a partir de apenas alguns milímetros, movendo a neurotecnologia para além da clínica e passando a ser prática na segurança nacional ”, disse Emondi. “Assim como os membros do serviço vestem equipamentos de proteção e táticos para se prepararem para uma missão, no futuro eles podem colocar um fone de ouvido contendo uma interface neural, usar a tecnologia da forma que for necessária e, em seguida, colocar a ferramenta de lado quando a missão estiver concluída.”
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