Gynybos departamento tyrimų skyrius „DARPA“ moka mokslininkams išrasti būdus, kaip akimirksniu perskaityti kareivių protus, naudojant tokias priemones kaip žmogaus smegenų genetinė inžinerija, nanotechnologijos ir infraraudonieji spinduliai. Galutinis tikslas? Mintimis kontroliuojami ginklai, pavyzdžiui, dronų spiečius, kuriuos kažkas nukreipia į dangų su viena mintimi ar galimybe perduoti vaizdus iš vienos smegenų į kitą.
Šią savaitę DARPA (Gynybos pažangiųjų mokslinių tyrimų projektų agentūra) paskelbė, kad šešios komandos gaus finansavimą pagal naujos kartos nechirurginės neurotechnologijos (N3) programą. Dalyviams pavesta sukurti technologiją, kuri suteiks abipusį kanalą greitam ir sklandžiam žmogaus smegenų ir mašinų ryšiui nereikalaujant operacijos.
„Įsivaizduokite žmogų, kuris valdo droną, arba tą, kuris gali analizuoti daugybę duomenų“, - sakė Rice'o universiteto bioinžinerijos katedros docentas Jacobas Robinsonas, vadovaujantis vienai iš komandų.
„Yra tas latentinis laikotarpis, kai noriu bendrauti su savo mašina, turiu iš smegenų išsiųsti signalą, kad pajudinčiau pirštus ar pajudėčiau burną, kad padaryčiau žodinę komandą, ir tai riboja greitį, kuriuo galiu bendrauti kibernetinė ar fizinė sistema. Taigi galvojama, ar galėtume pagerinti tą sąveikos greitį. "
Tai gali būti labai svarbu, nes intelektualios mašinos ir potvynio duomenų banga grasina priblokšti žmones ir galiausiai gali rasti pritaikymą tiek karinėje, tiek civilinėje srityje, sakė Robinsonas.
Tobulėjantis proto valdymas
Nors mūsų gebėjimas skaityti ir net rašyti informaciją smegenims įvyko perversmai, ši pažanga dažniausiai rėmėsi pacientų smegenų implantų sudarymu, leisdama gydytojams stebėti tokias ligas kaip epilepsija.
Smegenų chirurgija yra pernelyg rizikinga, kad pateisintų tokią sąmonę darbingi žmonės; o dabartiniai išoriniai smegenų stebėjimo metodai, tokie kaip elektroencefalografija (EEG), kai elektrodai yra pritvirtinti tiesiai prie galvos odos, yra pernelyg netikslūs. Taigi DARPA bando paskatinti neinvazinių ar minimaliai invazinių smegenų ir kompiuterio sąsajų (BCI) proveržį.
Agentūra domisi sistemomis, galinčiomis skaityti ir rašyti į 16 nepriklausomų vietų žirnio, turinčio ne daugiau kaip 50 milisekundžių per ketvirtį, smegenų gabalėlyje, sakė Robinsonas, kuriam nėra iliuzijos dėl iššūkis.
„Kai bandai užfiksuoti smegenų veiklą per kaukolę, sunku žinoti, iš kur signalai sklinda, kada ir kur generuojami signalai“, - pasakojo jis „Live Science“. "Taigi, didelis iššūkis yra tai, ar galime nustumti absoliučias savo rezoliucijos ribas tiek erdvėje, tiek laike?"
Genetiškai pataisytos žmogaus smegenys
Norėdami tai padaryti, Robinsono komanda planuoja naudoti virusus, modifikuotus genetinei medžiagai pristatyti į ląsteles - vadinamus virusiniais vektoriais -, kad įterptų DNR į specifinius neuronus, kurie privers juos gaminti dviejų rūšių baltymus.
Pirmojo tipo baltymai sugeria šviesą, kai šaudo neuronas, o tai leidžia nustatyti nervų veiklą. Išorinė laisvų rankų įranga išsiųstų infraraudonųjų spindulių pluoštą, kuris gali praeiti per kaukolę ir į smegenis. Tada prie ausinių pritvirtinti detektoriai išmatuotų mažytį signalą, kuris atsispindi iš smegenų audinio, kad būtų sukurtas smegenų vaizdas. Dėl baltymų tikslinės sritys pasirodys tamsesnės (sugeriančios šviesą), kai šaudys neuronai, todėl bus galima perskaityti smegenų veiklą, kurią būtų galima panaudoti nustatant tai, ką žmogus mato, girdi ar bando padaryti.
Antrasis baltymas pririša prie magnetinių nanodalelių, todėl neuronai gali būti magnetiškai stimuliuojami šaudyti, kai laisvų rankų įranga sukuria magnetinį lauką. Tai gali būti panaudota neuronams stimuliuoti, kad paciento galvoje atsirastų vaizdas ar garsas. Kaip koncepcijos įrodymą grupė planuoja panaudoti sistemą vaizdams perduoti iš vieno asmens regos žievės kitam.
„Sugebėjimą iššifruoti ar užkoduoti jutiminius išgyvenimus yra tai, ką mes gana gerai suprantame“, - teigė Robinsonas. "Manau, kad esant mokslo pranašumui, mes turime ten, jei turėtume technologiją tai padaryti."
Bendravimas su dronais
Grupė iš ne pelno siekiančio tyrimų instituto „Battelle“ priima ambicingesnį iššūkį. Grupė nori leisti žmonėms valdyti kelis dronus, naudojantis vien jų mintimis, o atsiliepimai apie tokius dalykus kaip pagreitis ir padėtis eina tiesiai į smegenis.
„Vairasvirtės ir kompiuterio žymekliai yra daugiau ar mažiau vienpusiai prietaisai“, - teigė komandai vadovaujanti vyresnioji mokslo darbuotoja Gaurav Sharma. "Bet dabar mes galvojame apie vieną asmenį, kontroliuojantį kelis dronus; ir tai yra dvipusė, taigi, jei dronas juda į kairę, jūs gaunate smegenų jutiminį signalą, sakantį, kad jis juda į kairę".
Grupės planas remiasi specialiai sukurtomis nanodalelėmis su magnetinėmis šerdimis ir pjezoelektriniais išoriniais apvalkalais, tai reiškia, kad korpusai mechaninę energiją gali paversti elektrine ir atvirkščiai. Dalelės bus švirkščiamos arba švirkščiamos per nosį, o magnetiniai laukai nukreipia jas į konkrečius neuronus.
Kai specialiai sukurtos laisvų rankų įranga pritaikys magnetinį lauką tiksliniams neuronams, magnetinė šerdis judės ir patirs įtampą išoriniame apvalkale, kad sukeltų elektrinį impulsą, sukeliantį neuroną. Procesas taip pat vyksta atvirkščiai: sudegusių neuronų elektriniai impulsai paverčiami mažais magnetiniais laukais, kuriuos imasi detektoriai laisvų rankų įrangoje.
Šį procesą paversti dronų valdymu nebus paprasta, pripažįsta Sharma, tačiau jis džiaugiasi DARPA iškeltu iššūkiu. „Smegenys yra galutinė medicinos mokslo riba“, - sakė jis. "Mes suprantame tiek nedaug to, todėl labai įdomu atlikti šios srities tyrimus."
