DARPA, дослідницька група Міністерства оборони, платить вченим винайти способи миттєвого зчитування думок солдатів за допомогою таких інструментів, як генна інженерія мозку людини, нанотехнології та інфрачервоні промені. Кінцева мета? Зброя, керована думкою, як рої дронів, які хтось відправляє в небо однією думкою або здатністю проміняти зображення з одного мозку на інший.
Цього тижня DARPA (Агентство прогресивних дослідницьких проектів оборони) оголосило, що шість команд отримають фінансування за програмою нехірургічної нейротехнології нового покоління (N3). Перед учасниками розробляється технологія, яка забезпечить двосторонній канал для швидкого і безперебійного спілкування між людським мозку та машинами, не вимагаючи операцій.
"Уявіть, що хтось керує дроном або хтось, хто, можливо, аналізує багато даних", - сказав Джейкоб Робінсон, доцент кафедри біоінженерії в Університеті Райс, який очолює одну з команд.
"Існує ця затримка, і якщо я хочу спілкуватися зі своєю машиною, я повинен надсилати сигнал від мозку, щоб рухати пальцями або рухати ротом, щоб зробити словесну команду. Це обмежує швидкість, з якою я можу взаємодіяти з будь-яким кібер-система чи фізична система. Тому думка, можливо, ми могли б покращити цю швидкість взаємодії ".
Це може бути вирішальним, оскільки розумні машини та припливна хвиля даних загрожують захлеснути людей, і в кінцевому підсумку можуть знайти застосування як у військовій, так і в цивільній сферах, сказав Робінсон.
Посилення контролю над розумом
Незважаючи на те, що в нашій здатності читати та навіть записувати інформацію в мозок відбувалися прориви, ці досягнення, як правило, спиралися на мозкові імплантати у пацієнтів, що дозволяє лікарям контролювати такі стани, як епілепсія.
Операція на мозку надто ризикована, щоб виправдати такі інтерфейси у працездатних людей; і поточні зовнішні моніторингові підходи, такі як електроенцефалографія (ЕЕГ) - у яких електроди прикріплені безпосередньо до шкіри голови - занадто неточні. Таким чином, DARPA намагається здійснити прорив у неінвазивних або малоінвазивних інтерфейсах мозок-комп'ютер (ІСН).
Агентство зацікавлене в системах, здатних читати і записувати в 16 незалежних місць в шматку мозку розміром з горошину з відставанням не більше 50 мілісекунд протягом чотирьох років, сказав Робінсон, який не має ілюзії щодо масштабу змагання.
"Коли ви намагаєтеся зафіксувати мозкову активність через череп, важко зрозуміти, звідки надходять сигнали, коли і де генеруються сигнали", - сказав він Live Science. "Отже, велике завдання полягає в тому, чи можемо ми просунути абсолютні межі нашої резолюції як у просторі, так і в часі?"
Генетично налаштовує людський мозок
Для цього команда Робінсона планує використовувати віруси, модифіковані для доставки генетичного матеріалу в клітини - так звані вірусні вектори - для вставки ДНК в конкретні нейрони, які змусять їх виробляти два види білків.
Білок першого типу поглинає світло при випалюванні нейрона, що дає можливість виявити нейронну активність. Зовнішня гарнітура посилатиме пучок інфрачервоного світла, який може проходити через череп і в мозок. Детектори, приєднані до гарнітури, потім вимірюють крихітний сигнал, який відбивається від тканини мозку для створення зображення мозку. Через білка цільові ділянки стануть темнішими (поглинаючи світло), коли нейрони вистрілюють, генеруючи зчитування мозкової діяльності, яке можна використати для визначення того, що людина бачить, чує чи намагається зробити.
Другі білки пов'язані з магнітними наночастинками, тому нейрони можуть бути магнітно стимульовані до вистрілення, коли гарнітура генерує магнітне поле. Це може бути використане для стимуляції нейронів, щоб викликати зображення чи звук у свідомості пацієнта. Як доказ концепції, група планує використовувати систему для передачі зображень із «зорової кори однієї людини до іншої людини».
"Ми здатні розшифрувати або кодувати сенсорні переживання - це те, що ми розуміємо відносно добре", - сказав Робінсон. "На крайній частині науки, я думаю, що ми там, якби у нас була технологія для цього".
Розмова з дронами
Група з некомерційного науково-дослідного інституту Battelle бере на себе більш масштабне завдання. Група хоче дозволити людям керувати декількома безпілотниками, використовуючи лише свої думки, тоді як відгуки про такі речі, як прискорення та положення, прямують до мозку.
"Джойстики та комп'ютерні курсори - це більш-менш односторонні пристрої", - сказав старший науковий співробітник Гаурав Шарма, який очолює команду. "Але зараз ми думаємо про одну людину, яка керує декількома безпілотниками; і це двостороння, тож якщо безпілотник рухається ліворуч, ви отримуєте сенсорний сигнал назад у свій мозок, який говорить вам, що він рухається ліворуч".
План групи покладається на спеціально розроблені наночастинки з магнітними ядрами та п'єзоелектричними зовнішніми оболонками, а це означає, що оболонки можуть перетворювати механічну енергію в електричну та навпаки. Частинки будуть вводитися або вводитися через ніс, а магнітні поля спрямовуватимуть їх до конкретних нейронів.
Коли спеціально розроблена гарнітура застосовує магнітне поле до цільових нейронів, магнітне ядро переміщатиметься і чинить навантаження на зовнішню оболонку, щоб генерувати електричний імпульс, який робить нейрон вогнем. Процес також працює в зворотному напрямку, електричні імпульси від нейронів випалу перетворюються на крихітні магнітні поля, які підхоплюють детектори в гарнітурі.
Шарма, визнає Шарма, перетворює цей процес на управління дронами не просто, але він насолоджується проблемою, яку поставив DARPA. "Мозок - це остання межа в медичній науці", - сказав він. "Ми так мало розуміємо цього, і саме тому дуже цікаво робити дослідження в цій галузі".
