DARPA, изследователската група на Министерството на отбраната, плаща на учените да измислят начини за незабавно четене на умовете на войниците, използвайки инструменти като генно инженерство на човешкия мозък, нанотехнологии и инфрачервени лъчи. Крайната цел? Оръжия, контролирани от мисълта, като рояци от дронове, които някой изпраща в небето с една-единствена мисъл или способността да излъчва изображения от един мозък в друг.
Тази седмица DARPA (Агенция за напреднали научноизследователски проекти в областта на отбраната) обяви, че шест екипа ще получат финансиране по програмата за нехирургична невротехнология от ново поколение (N3). Участниците имат задачата да разработят технология, която ще осигури двупосочен канал за бърза и безпроблемна комуникация между човешкия мозък и машините, без да се изисква операция.
"Представете си някой, който управлява дрон или някой, който може да анализира много данни", казва Джейкъб Робинсън, доцент по биоинженерство в университета Райс, който ръководи един от екипите.
"Има тази закъснение, където, ако искам да общувам с моята машина, трябва да изпратя сигнал от мозъка си, за да местя пръстите си или да преместя устата си, за да направя словесна команда. Това ограничава скоростта, с която мога да взаимодействам с някоя от двете кибер система или физическа система. Така че мисълта е, че може би бихме могли да подобрим тази скорост на взаимодействие. "
Това може да бъде от решаващо значение, тъй като интелигентните машини и приливната вълна от данни заплашват да затрупат хората и в крайна сметка биха могли да намерят приложение както във военни, така и в граждански области, каза Робинсън.
Подобряване на контрола върху ума
Въпреки че има пробив в способността ни да четем и дори да пишем информация в мозъка, тези постижения като цяло разчитат на мозъчни импланти при пациенти, което позволява на лекарите да наблюдават състояния като епилепсия.
Мозъчната хирургия обаче е твърде рискована, за да оправдае такива интерфейси при хора с увреждания; и настоящите подходи за външен мониторинг на мозъка като електроенцефалография (ЕЕГ) - при които електродите са прикрепени директно към скалпа - са твърде неточни. Като такъв, DARPA се опитва да стимулира пробив в неинвазивните или минимално инвазивните интерфейси мозък и компютър (BCI).
Агенцията се интересува от системи, които могат да четат и пишат на 16 независими места в парче мозък с големина на грахово зърно с изоставане не повече от 50 милисекунди в рамките на четири години, заяви Робинсън, който не притежава никаква илюзия относно мащаба предизвикателството.
"Когато се опитате да уловите мозъчната активност през черепа, е трудно да разберете откъде идват сигналите и кога и къде се генерират сигналите", каза той пред Live Science. "Значи голямото предизвикателство е, можем ли да изтласкаме абсолютните граници на нашата резолюция, както в пространството, така и във времето?"
Генетично изтръпване на човешки мозъци
За целта екипът на Робинсън планира да използва вируси, модифицирани за доставяне на генетичен материал в клетки - наречени вирусни вектори - за вмъкване на ДНК в специфични неврони, които ще ги накарат да произвеждат два вида протеини.
Първият вид протеин абсорбира светлина при изстрелване на неврон, което дава възможност да се открие невронна активност. Външна слушалка ще изпрати лъч инфрачервена светлина, който може да премине през черепа и в мозъка. След това детекторите, прикрепени към слушалката, измерват малкия сигнал, който се отразява от мозъчната тъкан, за да създадат изображение на мозъка. Поради протеина, насочените области ще изглеждат по-тъмни (поглъщащи светлина), когато невроните изстрелват, генерирайки четене на мозъчната активност, която може да се използва за изчисляване на това, което човекът вижда, чува или се опитва да направи.
Вторите протеинови връзки към магнитните наночастици, така че невроните могат да бъдат магнитно стимулирани да изстрелват, когато слушалката генерира магнитно поле. Това може да се използва за стимулиране на неврони, така че да предизвика изображение или звук в съзнанието на пациента. Като доказателство за концепцията, групата планира да използва системата за предаване на изображения от „зрителната кора на един човек на тази на друг.
„Да можем да декодираме или кодираме сетивни преживявания е нещо, което разбираме сравнително добре“, каза Робинсън. "В края на кървенето на науката, мисля, че сме там, ако разполагахме с технологията да го направим."
Разговор с дронове
Група от нестопанския изследователски институт Battelle поема по-амбициозно предизвикателство. Групата иска да остави хората да контролират множество дронове, използвайки мислите си сами, докато обратната връзка за неща като ускорение и позиция отиват директно в мозъка.
„Джойстиците и компютърните курсори са повече или по-малко еднопосочни устройства“, заяви старши учен изследовател Гаурав Шарма, който ръководи екипа. "Но сега мислим за един човек, който контролира множество дронове; и това е двупосочно, така че ако дронът се движи наляво, получавате сензорен сигнал обратно в мозъка ви, който ви казва, че се движи наляво."
Планът на групата разчита на специално проектирани наночастици с магнитни ядра и пиезоелектрични външни обвивки, което означава, че черупките могат да преобразуват механичната енергия в електрическа и обратно. Частиците ще бъдат инжектирани или прилагани назално, а магнитните полета ще ги насочват към специфични неврони.
Когато специално проектирана слушалка прилага магнитно поле към насочените неврони, магнитното ядро ще се движи и ще упражнява стрес върху външната обвивка, за да генерира електрически импулс, който прави огъня на неврона. Процесът работи и обратно, като електрическите импулси от изстрелването на неврони се превръщат в малки магнитни полета, които се взимат от детектори в слушалката.
Преводът на този процес в контролиране на дронове няма да бъде лесен, признава Шарма, но той се наслаждава на предизвикателството, което DARPA си поставя. "Мозъкът е последната граница в медицинската наука", каза той. "Ние разбираме толкова малко от него, което е причината да е много вълнуващо да се правят изследвания в тази област."
