DARPA ha otorgado fondos a seis organizaciones para apoyar la neurotecnología no quirúrgica de próxima generación (N ³ ) programa, anunciado por primera vez en marzo de 2018. Battelle Memorial Institute, Universidad de Carnegie mellon, Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, Centro de Investigación de Palo Alto (PARC), Universidad de Rice, y Teledyne Scientific están liderando equipos multidisciplinarios para desarrollar alta resolución, interfaces bidireccionales cerebro-máquina para uso de miembros del servicio sanos. Estas interfaces portátiles podrían, en última instancia, permitir diversas aplicaciones de seguridad nacional, como el control de sistemas activos de ciberdefensa y enjambres de vehículos aéreos no tripulados. o trabajar en equipo con sistemas informáticos para realizar múltiples tareas durante misiones complejas.

"DARPA se está preparando para un futuro en el que una combinación de sistemas no tripulados, inteligencia artificial, y las operaciones cibernéticas pueden causar que los conflictos se desarrollen en plazos que son demasiado cortos para que los humanos los manejen de manera efectiva solo con la tecnología actual, "dijo Al Emondi, luego ³ director del programa. "Al crear una interfaz cerebro-máquina más accesible que no requiere cirugía para su uso, DARPA podría ofrecer herramientas que permitan a los comandantes de misión participar de manera significativa en operaciones dinámicas que se desarrollan a gran velocidad ".

Durante los últimos 18 años, DARPA ha demostrado neurotecnologías cada vez más sofisticadas que se basan en electrodos implantados quirúrgicamente para interactuar con los sistemas nerviosos central o periférico. La agencia ha demostrado logros como el control neuronal de las prótesis y la restauración del sentido del tacto a los usuarios de esas extremidades. Alivio de enfermedades neuropsiquiátricas que de otro modo serían intratables, como la depresión. y mejora de la formación y el recuerdo de la memoria. Debido a los riesgos inherentes a la cirugía, estas tecnologías se han limitado hasta ahora al uso de voluntarios con necesidades clínicas.

Para que la población militar principalmente capacitada se beneficie de la neurotecnología, Se requieren interfaces no quirúrgicas. Todavía, De hecho, una tecnología similar también podría beneficiar enormemente a las poblaciones clínicas. Al eliminar la necesidad de cirugía, norte ³ Los sistemas buscan expandir el grupo de pacientes que pueden acceder a tratamientos como la estimulación cerebral profunda para controlar enfermedades neurológicas.

Luego ³ Los equipos están siguiendo una variedad de enfoques que utilizan la óptica, acústica, y electromagnetismo para registrar la actividad neuronal y / o enviar señales al cerebro a alta velocidad y resolución. La investigación se divide en dos pistas. Los equipos están buscando interfaces completamente no invasivas que son completamente externas al cuerpo o sistemas de interfaz minuciosamente invasivos que incluyen nanotransductores que pueden enviarse al cerebro de manera temporal y no quirúrgica para mejorar la resolución de la señal.

• El equipo de Battelle, bajo el investigador principal Dr. Gaurav Sharma, tiene como objetivo desarrollar un sistema de interfaz minuciosamente invasivo que empareja un transceptor externo con nanotransductores electromagnéticos que se envían de forma no quirúrgica a las neuronas de interés. Los nanotransductores convertirían las señales eléctricas de las neuronas en señales magnéticas que pueden ser registradas y procesadas por el transceptor externo. y viceversa, para habilitar la comunicación bidireccional.
• El equipo de la Universidad Carnegie Mellon, bajo el investigador principal Dr. Pulkit Grover, tiene como objetivo desarrollar un dispositivo completamente no invasivo que utiliza un enfoque acústico-óptico para registrar desde el cerebro y campos eléctricos interferentes para escribir en neuronas específicas. El equipo utilizará ondas de ultrasonido para guiar la luz dentro y fuera del cerebro para detectar la actividad neuronal. El enfoque de escritura del equipo explota la respuesta no lineal de las neuronas a los campos eléctricos para permitir la estimulación localizada de tipos celulares específicos.
• El equipo del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, bajo el investigador principal Dr. David Blodgett, tiene como objetivo desarrollar un sistema completamente no invasivo, sistema óptico coherente para grabar desde el cerebro. El sistema medirá directamente los cambios en la longitud de la trayectoria óptica en el tejido neural que se correlacionan con la actividad neural.
• El equipo de PARC, bajo el investigador principal Dr. Krishnan Thyagarajan, tiene como objetivo desarrollar un dispositivo acústico-magnético completamente no invasivo para escribir en el cerebro. Su enfoque combina ondas de ultrasonido con campos magnéticos para generar corrientes eléctricas localizadas para la neuromodulación. El enfoque híbrido ofrece el potencial para una neuromodulación localizada más profunda en el cerebro.
• El equipo de Rice University, bajo el investigador principal Dr. Jacob Robinson, tiene como objetivo desarrollar un minuciosamente invasivo, sistema bidireccional para grabar y escribir en el cerebro. Para la función de grabación, la interfaz utilizará tomografía óptica difusa para inferir la actividad neural midiendo la dispersión de luz en el tejido neural. Para habilitar la función de escritura, el equipo utilizará un enfoque magnetogenético para hacer que las neuronas sean sensibles a los campos magnéticos.
• El equipo de Teledyne, bajo el investigador principal Dr. Patrick Connolly, tiene como objetivo desarrollar un sistema completamente no invasivo, dispositivo integrado que utiliza magnetómetros de bombeo óptico micro para detectar pequeños, Campos magnéticos localizados que se correlacionan con la actividad neuronal. El equipo utilizará ultrasonido enfocado para escribir en las neuronas.

A lo largo del programa, la investigación se beneficiará de los conocimientos proporcionados por expertos legales y éticos independientes que han acordado proporcionar conocimientos sobre N ³ progresar y considerar las posibles aplicaciones militares y civiles futuras y las implicaciones de la tecnología. Adicionalmente, Los reguladores federales están cooperando con DARPA para ayudar a los equipos a comprender mejor la autorización para uso humano a medida que avanza la investigación. A medida que avanza el trabajo, Estos reguladores ayudarán a orientar las estrategias para enviar solicitudes de exenciones de dispositivos en investigación y nuevos medicamentos en investigación para permitir ensayos en humanos de N ³ sistemas durante la última fase del programa de cuatro años.

"Si N ³ es exitoso, Terminaremos con sistemas de interfaz neuronal portátiles que pueden comunicarse con el cerebro desde un rango de solo unos pocos milímetros, llevar la neurotecnología más allá de la clínica y su uso práctico para la seguridad nacional, ", Dijo Emondi." Así como los miembros del servicio se ponen el equipo de protección y táctica en preparación para una misión, en el futuro, podrían ponerse unos auriculares que contengan una interfaz neuronal, utilizar la tecnología como sea necesario, luego deja la herramienta a un lado cuando la misión esté completa ".