A DARPA, o braço de pesquisa do Departamento de Defesa, está pagando aos cientistas para inventar maneiras de ler instantaneamente as mentes dos soldados usando ferramentas como engenharia genética do cérebro humano, nanotecnologia e raios infravermelhos. O objetivo final? Armas controladas pelo pensamento, como enxames de zangões que alguém envia aos céus com um único pensamento ou a capacidade de transmitir imagens de um cérebro para outro.
Nesta semana, a DARPA (Agência de Projetos de Pesquisa Avançada em Defesa) anunciou que seis equipes receberão financiamento no âmbito do programa de Neurotecnologia Não Cirúrgica de Próxima Geração (N3). Os participantes têm a tarefa de desenvolver tecnologia que forneça um canal bidirecional para a comunicação rápida e contínua entre o cérebro humano e as máquinas sem a necessidade de cirurgia.
"Imagine alguém que esteja operando um drone ou alguém que possa estar analisando muitos dados", disse Jacob Robinson, professor assistente de bioengenharia da Universidade Rice, que lidera uma das equipes.
"Existe essa latência, onde se eu quiser me comunicar com minha máquina, tenho que enviar um sinal do meu cérebro para mover meus dedos ou minha boca para fazer um comando verbal, e isso limita a velocidade com a qual eu posso interagir. um sistema cibernético ou sistema físico. Então, o pensamento é que talvez possamos melhorar essa velocidade de interação ".
Isso pode ser crucial, pois máquinas inteligentes e uma maré de dados ameaçam sobrecarregar os seres humanos e, finalmente, podem encontrar aplicações nos domínios militar e civil, disse Robinson.
Controle mental avançado
Embora tenha havido avanços em nossa capacidade de ler e até escrever informações no cérebro, esses avanços geralmente se baseiam em implantes cerebrais em pacientes, permitindo que os médicos monitorem condições como a epilepsia.
A cirurgia no cérebro é arriscada demais para justificar essas interfaces em pessoas saudáveis; e as atuais abordagens externas de monitoramento cerebral, como a eletroencefalografia (EEG) - na qual os eletrodos são conectados diretamente ao couro cabeludo - são imprecisas demais. Como tal, a DARPA está tentando promover uma inovação nas interfaces cérebro-computador (BCIs) não invasivas ou minimamente invasivas.
A agência está interessada em sistemas que podem ler e escrever em 16 locais independentes em um pedaço do cérebro do tamanho de uma ervilha com um atraso de não mais de 50 milissegundos em quatro anos, disse Robinson, que não tem ilusão sobre a escala de o desafio.
"Quando você tenta capturar a atividade cerebral através do crânio, é difícil saber de onde os sinais vêm e quando e onde os sinais estão sendo gerados", disse ele à Live Science. "Portanto, o grande desafio é: podemos forçar os limites absolutos de nossa resolução, tanto no espaço quanto no tempo?"
Ajustando cérebros humanos geneticamente
Para fazer isso, a equipe de Robinson planeja usar vírus modificados para fornecer material genético às células - chamados vetores virais - para inserir DNA em neurônios específicos que os farão produzir dois tipos de proteínas.
O primeiro tipo de proteína absorve a luz quando um neurônio está disparando, o que torna possível detectar a atividade neural. Um fone de ouvido externo envia um feixe de luz infravermelha que pode passar através do crânio e entrar no cérebro. Os detectores conectados ao fone de ouvido medem o minúsculo sinal que é refletido no tecido cerebral para criar uma imagem do cérebro. Por causa da proteína, as áreas visadas parecerão mais escuras (absorvendo luz) quando os neurônios estiverem disparando, gerando uma leitura da atividade cerebral que pode ser usada para determinar o que a pessoa está vendo, ouvindo ou tentando fazer.
A segunda proteína amarra em nanopartículas magnéticas, de modo que os neurônios podem ser estimulados magneticamente a disparar quando o fone de ouvido gera um campo magnético. Isso poderia ser usado para estimular neurônios, de modo a induzir uma imagem ou som na mente do paciente. Como prova de conceito, o grupo planeja usar o sistema para transmitir imagens do córtex visual de uma pessoa para o de outra.
"Ser capaz de decodificar ou codificar experiências sensoriais é algo que entendemos relativamente bem", disse Robinson. "No limite da ciência, acho que estamos lá se tivéssemos a tecnologia para fazê-lo."
Conversando com drones
Um grupo do instituto de pesquisa sem fins lucrativos Battelle está assumindo um desafio mais ambicioso. O grupo quer permitir que os humanos controlem vários drones usando apenas seus pensamentos, enquanto o feedback sobre coisas como aceleração e posição vai diretamente para o cérebro.
"Joysticks e cursores de computador são mais ou menos dispositivos unidirecionais", disse o cientista sênior de pesquisa Gaurav Sharma, que lidera a equipe. "Mas agora estamos pensando em uma pessoa controlando vários drones; e é bidirecional; portanto, se o drone estiver se movendo para a esquerda, você recebe um sinal sensorial de volta ao cérebro, dizendo que está se movendo para a esquerda"
O plano do grupo se baseia em nanopartículas especialmente projetadas com núcleos magnéticos e cascas externas piezoelétricas, o que significa que as cascas podem converter energia mecânica em elétrica e vice-versa. As partículas serão injetadas ou administradas por via nasal, e os campos magnéticos os guiarão a neurônios específicos.
Quando um fone de ouvido especialmente projetado aplica um campo magnético aos neurônios alvo, o núcleo magnético se move e exerce pressão sobre a camada externa para gerar um impulso elétrico que faz o neurônio disparar. O processo também funciona ao contrário, com os impulsos elétricos dos neurônios disparados convertidos em minúsculos campos magnéticos captados pelos detectores no fone de ouvido.
Traduzir esse processo para controlar drones não será simples, admite Sharma, mas ele está gostando do desafio que a DARPA colocou. "O cérebro é a fronteira final na ciência médica", disse ele. "Entendemos tão pouco disso, o que torna muito empolgante fazer pesquisas nessa área".
