La DARPA a accordé un financement à six organisations pour soutenir la neurotechnologie non chirurgicale de nouvelle génération (N ³ ) programme, annoncé pour la première fois en mars 2018. Battelle Memorial Institute, L'université de Carnegie Mellon, Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins, Centre de recherche de Palo Alto (PARC), Université du riz, et Teledyne Scientific dirigent des équipes multidisciplinaires pour développer la haute résolution, interfaces cerveau-machine bidirectionnelles à l'usage des militaires valides. Ces interfaces portables pourraient à terme permettre diverses applications de sécurité nationale telles que le contrôle de systèmes de cyberdéfense actifs et d'essaims de véhicules aériens sans pilote, ou faire équipe avec des systèmes informatiques pour effectuer plusieurs tâches lors de missions complexes.

"La DARPA se prépare à un avenir dans lequel une combinaison de systèmes sans pilote, intelligence artificielle, et les cyber-opérations peuvent provoquer des conflits sur des délais trop courts pour que les humains puissent les gérer efficacement avec la seule technologie actuelle, " a déclaré Al Emondi, alors ³ gestionnaire de programme. "En créant une interface cerveau-machine plus accessible qui ne nécessite pas de chirurgie à utiliser, La DARPA pourrait fournir des outils permettant aux commandants de mission de rester impliqués de manière significative dans des opérations dynamiques qui se déroulent à grande vitesse. »

Au cours des 18 dernières années, La DARPA a démontré des neurotechnologies de plus en plus sophistiquées qui reposent sur des électrodes implantées chirurgicalement pour s'interfacer avec le système nerveux central ou périphérique. L'agence a démontré des réalisations telles que le contrôle neural des membres prothétiques et la restauration du sens du toucher pour les utilisateurs de ces membres, soulagement de maladies neuropsychiatriques autrement insolubles telles que la dépression, et l'amélioration de la formation et du rappel de la mémoire. En raison des risques inhérents à la chirurgie, ces technologies ont jusqu'à présent été limitées à une utilisation par des volontaires ayant des besoins cliniques.

Pour que la population militaire principalement valide bénéficie de la neurotechnologie, des interfaces non chirurgicales sont nécessaires. Encore, En réalité, une technologie similaire pourrait également grandement bénéficier aux populations cliniques. En supprimant le besoin de chirurgie, N ³ Les systèmes cherchent à élargir le bassin de patients pouvant accéder à des traitements tels que la stimulation cérébrale profonde pour gérer les maladies neurologiques.

Alors ³ les équipes poursuivent diverses approches utilisant l'optique, acoustique, et l'électromagnétisme pour enregistrer l'activité neuronale et/ou renvoyer des signaux au cerveau à haute vitesse et résolution. La recherche est partagée entre deux pistes. Les équipes recherchent soit des interfaces complètement non invasives qui sont entièrement externes au corps, soit des systèmes d'interfaces minutieusement invasives qui incluent des nanotransducteurs qui peuvent être délivrés temporairement et de manière non chirurgicale au cerveau pour améliorer la résolution du signal.

• L'équipe Battelle, sous la direction du chercheur principal, le Dr Gaurav Sharma, vise à développer un système d'interface extrêmement invasif qui associe un émetteur-récepteur externe à des nanotransducteurs électromagnétiques qui sont délivrés de manière non chirurgicale aux neurones d'intérêt. Les nanotransducteurs convertiraient les signaux électriques des neurones en signaux magnétiques pouvant être enregistrés et traités par l'émetteur-récepteur externe, et vice versa, pour permettre la communication bidirectionnelle.
• L'équipe de l'Université Carnegie Mellon, sous la direction du chercheur principal Dr Pulkit Grover, vise à développer un dispositif totalement non invasif qui utilise une approche acousto-optique pour enregistrer à partir du cerveau et des champs électriques interférents pour écrire sur des neurones spécifiques. L'équipe utilisera des ondes ultrasonores pour guider la lumière dans et hors du cerveau afin de détecter l'activité neuronale. L'approche d'écriture de l'équipe exploite la réponse non linéaire des neurones aux champs électriques pour permettre une stimulation localisée de types cellulaires spécifiques.
• L'équipe du Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins, sous la direction du chercheur principal, le Dr David Blodgett, vise à développer un système totalement non invasif, système optique cohérent pour l'enregistrement à partir du cerveau. Le système mesurera directement les changements de longueur de chemin optique dans le tissu neural qui sont en corrélation avec l'activité neurale.
• L'équipe PARC, sous la direction du chercheur principal Dr Krishnan Thyagarajan, vise à développer un dispositif acousto-magnétique totalement non invasif pour écrire au cerveau. Leur approche associe des ondes ultrasonores à des champs magnétiques pour générer des courants électriques localisés pour la neuromodulation. L'approche hybride offre le potentiel d'une neuromodulation localisée plus profondément dans le cerveau.
• L'équipe de l'Université Rice, sous la direction du chercheur principal, le Dr Jacob Robinson, a pour objectif de développer un système minutieusement invasif, système bidirectionnel d'enregistrement et d'écriture vers le cerveau. Pour la fonction d'enregistrement, l'interface utilisera la tomographie optique diffuse pour déduire l'activité neuronale en mesurant la diffusion de la lumière dans le tissu neural. Pour activer la fonction d'écriture, l'équipe utilisera une approche magnéto-génétique pour rendre les neurones sensibles aux champs magnétiques.
• L'équipe Teledyne, sous la direction du chercheur principal Dr Patrick Connolly, vise à développer un système totalement non invasif, dispositif intégré qui utilise des micro magnétomètres à pompage optique pour détecter les petits, champs magnétiques localisés en corrélation avec l'activité neuronale. L'équipe utilisera des ultrasons focalisés pour écrire sur les neurones.

Tout au long du programme, la recherche bénéficiera des informations fournies par des experts juridiques et éthiques indépendants qui ont accepté de fournir des informations sur N ³ progrès et examiner les futures applications militaires et civiles potentielles et les implications de la technologie. En outre, les régulateurs fédéraux coopèrent avec la DARPA pour aider les équipes à mieux comprendre l'autorisation d'utilisation humaine au fur et à mesure que la recherche démarre. Au fur et à mesure de l'avancement des travaux, ces organismes de réglementation aideront à orienter les stratégies de soumission des demandes d'exemptions de dispositifs expérimentaux et de nouveaux médicaments expérimentaux afin de permettre des essais humains de N ³ systèmes au cours de la dernière phase du programme de quatre ans.

« Si N ³ est réussi, nous allons nous retrouver avec des systèmes d'interface neuronale portables qui peuvent communiquer avec le cerveau à partir d'une plage de quelques millimètres, déplacer la neurotechnologie au-delà de la clinique et dans une utilisation pratique pour la sécurité nationale, " a déclaré Emondi. "Tout comme les militaires mettent un équipement de protection et tactique en préparation d'une mission, à l'avenir, ils pourraient mettre un casque contenant une interface neuronale, utiliser la technologie selon les besoins, puis mettez l'outil de côté lorsque la mission est terminée."