Het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) heeft de lancering aangekondigd van het Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology (N3) -programma, dat tot doel heeft niet-invasieve methoden te ontwikkelen voor het beheersen van verschillende denksystemen. Binnen dit kader werden zes teams van verschillende universiteiten geselecteerd om bidirectionele hersenmachine-interfaces te ontwikkelen voor gebruik door gekwalificeerd personeel. Deze interfaces zullen het mogelijk maken "om actieve cyberverdedigingssystemen, een zwerm onbemande drones te besturen of te communiceren met een computersysteem." DARPA wil binnen vier jaar een passend controlesysteem krijgen.
Zoals opgemerkt door het hoofd van de biotechnologie-afdeling van DARPA en curator van het N3-programma Al Emondi, zijn er al veel niet-invasieve neurotechnologieën in de wereld, maar niet in de oplossingen die nodig zijn om hoogwaardige draagbare apparaten te maken voor nationale veiligheidstaken.
We hebben het in het bijzonder over de ontwikkeling van technologieën die het slechts 50 milliseconden mogelijk maken om nieuwe informatie in beide richtingen te lezen en in hersencellen te schrijven en interactie te hebben met ten minste 16 verschillende punten in de hersenen met een resolutie van 1 kubieke millimeter (deze ruimte omvat duizenden neuronen).
Zoals opgemerkt in het persbericht dat door het bureau op zijn officiële website is gepubliceerd, nemen Battel Memorial Institute, Johns Hopkins University, PARC, Rice University en wetenschappers van Carnegie Mellon University deel aan het programma om niet-invasieve methoden te ontwikkelen om verschillende denksystemen te beheersen.
Volgens Al Emondi kent het vierjarige programma drie ontwikkelingsfasen. In de huidige eerste fase hebben teams een jaar de tijd om te demonstreren dat ze informatie uit hersencellen kunnen schrijven en lezen. Teams die erin slagen dit probleem op te lossen, gaan door naar de volgende fase van het programma. Binnen dit kader zullen ze binnen 18 maanden prototypes van apparaten met proefdieren moeten ontwikkelen en testen. Teams die deze uitdaging aangaan, mogen doorgaan naar de derde ontwikkelingsfase: hun apparaten testen met menselijke vrijwilligers.
In het persbericht staat ook dat elk team een andere benadering heeft gekozen om het gewenste systeem te ontwikkelen. Battel Memorial Institute houdt zich dus bezig met een systeem met een minimaal niveau van invasieve interventie. Het bestaat uit een externe transceiver met elektromagnetische nanotransducers die communiceren met specifieke neuronen. Nanotransducers zetten elektrische signalen van neuronen om in magnetische signalen, die door de transceiver worden opgevangen en geanalyseerd. Hetzelfde proces vindt plaats in de tegenovergestelde richting.
De Johns Hopkins University houdt zich op haar beurt bezig met een volledig niet-invasief, coherent optisch systeem. Het controleert veranderingen in de lengte van het optische pad in neuraal weefsel die zullen correleren met neurale activiteit.
Promotie video:
PARC's project combineert ultrasone golven en magnetische velden om gelokaliseerde elektrische stromen voor neuromodulatie te genereren.
Rice University streeft naar een minimaal invasief systeem voor het bepalen van neurale activiteit door middel van diffuse optische tomografie. Om het signaal in de tegenovergestelde richting te verzenden, dat wil zeggen naar de hersenen, zal het team een magnetisch-genetische benadering gebruiken.
Wetenschappers aan de Carnegie Mellon University geven de voorkeur aan een apparaat dat een akoestisch-optische benadering gebruikt om informatie uit de hersenen en elektrische velden te extraheren om specifieke neuronen te programmeren.
Nikolay Khizhnyak
