DARPA, il braccio di ricerca del Dipartimento della Difesa, sta pagando gli scienziati per inventare modi per leggere istantaneamente le menti dei soldati usando strumenti come l'ingegneria genetica del cervello umano, la nanotecnologia e i raggi infrarossi. L'obiettivo finale? Armi controllate dal pensiero, come sciami di droni che qualcuno invia ai cieli con un solo pensiero o la capacità di trasmettere immagini da un cervello all'altro.
Questa settimana, DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) ha annunciato che sei squadre riceveranno finanziamenti nell'ambito del programma Neurotechnology Neurotechnology (N3) di nuova generazione. I partecipanti hanno il compito di sviluppare la tecnologia che fornirà un canale a due vie per una comunicazione rapida e senza soluzione di continuità tra il cervello umano e le macchine senza richiedere un intervento chirurgico.
"Immagina qualcuno che sta gestendo un drone o qualcuno che potrebbe analizzare molti dati", ha dichiarato Jacob Robinson, assistente professore di bioingegneria alla Rice University, che guida uno dei team.
"C'è questa latenza, dove se voglio comunicare con la mia macchina, devo inviare un segnale dal mio cervello per muovere le dita o muovere la bocca per fare un comando verbale, e questo limita la velocità con cui posso interagire con un sistema cibernetico o fisico. Quindi il pensiero è che forse potremmo migliorare quella velocità di interazione ".
Ciò potrebbe essere cruciale in quanto macchine intelligenti e un'onda di marea di dati minacciano di sopraffare gli esseri umani e alla fine potrebbero trovare applicazioni sia in ambito militare che civile, ha affermato Robinson.
Avanzare il controllo mentale
Mentre ci sono state scoperte nella nostra capacità di leggere e persino scrivere informazioni nel cervello, questi progressi hanno generalmente fatto affidamento su impianti cerebrali nei pazienti, consentendo ai medici di monitorare condizioni come l'epilessia.
Tuttavia, la chirurgia cerebrale è troppo rischiosa per giustificare tali interfacce nelle persone abili; e gli attuali approcci esterni di monitoraggio del cervello come l'elettroencefalografia (ELETTROENCEFALOGRAMMA) - in cui gli elettrodi sono attaccati direttamente al cuoio capelluto - sono troppo imprecisi. In quanto tale, DARPA sta cercando di stimolare una svolta nelle interfacce cervello-computer (BCI) non invasive o minimamente invasive.
L'agenzia è interessata a sistemi in grado di leggere e scrivere in 16 posizioni indipendenti in un pezzo di cervello delle dimensioni di un pisello con un ritardo di non più di 50 millisecondi entro quattro anni, ha affermato Robinson, che non ha alcuna illusione sulla scala di la sfida.
"Quando si tenta di catturare l'attività cerebrale attraverso il cranio, è difficile sapere da dove provengono i segnali e quando e dove vengono generati i segnali", ha detto a Live Science. "Quindi la grande sfida è: possiamo spingere i limiti assoluti della nostra risoluzione, sia nello spazio che nel tempo?"
Cervelli umani geneticamente modificati
Per fare questo, il team di Robinson prevede di utilizzare virus modificati per fornire materiale genetico nelle cellule - chiamati vettori virali - per inserire il DNA in neuroni specifici che li faranno produrre due tipi di proteine.
Il primo tipo di proteina assorbe la luce quando un neurone sta sparando, il che rende possibile rilevare l'attività neurale. Un auricolare esterno emetterebbe un raggio di luce infrarossa che può passare attraverso il cranio e nel cervello. I rilevatori collegati all'auricolare misurerebbero quindi il piccolo segnale che viene riflesso dal tessuto cerebrale per creare un'immagine del cervello. A causa della proteina, le aree interessate appariranno più scure (assorbendo la luce) quando i neuroni sparano, generando una lettura dell'attività cerebrale che può essere utilizzata per capire cosa la persona sta vedendo, ascoltando o cercando di fare.
La seconda proteina si lega alle nanoparticelle magnetiche, quindi i neuroni possono essere stimolati magneticamente al fuoco quando l'auricolare genera un campo magnetico. Questo potrebbe essere usato per stimolare i neuroni in modo da indurre un'immagine o un suono nella mente del paziente. Come prova del concetto, il gruppo prevede di utilizzare il sistema per trasmettere immagini dalla corteccia visiva di una persona a quella di un'altra.
"Essere in grado di decodificare o codificare esperienze sensoriali è qualcosa che comprendiamo relativamente bene", ha detto Robinson. "Ai margini della scienza, penso che siamo lì se avessimo la tecnologia per farlo."
Parlando con i droni
Un gruppo dell'istituto di ricerca senza scopo di lucro Battelle sta affrontando una sfida più ambiziosa. Il gruppo vuole lasciare che gli umani controllino più droni usando i loro pensieri da soli, mentre il feedback su cose come l'accelerazione e la posizione vanno direttamente al cervello.
"I joystick e i cursori dei computer sono dispositivi più o meno unidirezionali", ha affermato il ricercatore senior Gaurav Sharma, che guida il team. "Ma ora stiamo pensando a una persona che controlla più droni; ed è a doppio senso, quindi se il drone si sta muovendo a sinistra, ricevi un segnale sensoriale nel tuo cervello che ti dice che si sta muovendo a sinistra."
Il piano del gruppo si basa su nanoparticelle appositamente progettate con nuclei magnetici e gusci esterni piezoelettrici, il che significa che i gusci possono convertire l'energia meccanica in elettrica e viceversa. Le particelle verranno iniettate o somministrate per via nasale e i campi magnetici li guideranno verso neuroni specifici.
Quando una cuffia appositamente progettata applica un campo magnetico ai neuroni bersaglio, il nucleo magnetico si sposterà ed eserciterà stress sul guscio esterno per generare un impulso elettrico che fa infiammare il neurone. Il processo funziona anche al contrario, con gli impulsi elettrici dei neuroni che sparano convertiti in minuscoli campi magnetici che vengono rilevati dai rilevatori nell'auricolare.
Tradurre quel processo nel controllo dei droni non sarà semplice, ammette Sharma, ma sta godendo la sfida che DARPA ha presentato. "Il cervello è l'ultima frontiera della scienza medica", ha detto. "Comprendiamo così poco, il che è ciò che rende molto eccitante fare ricerche in questo settore."
