DARPA i Inicjatywa Mózgu

Biały Dom ogłosił inicjatywę BRAIN w kwietniu 2013 roku. Dziś inicjatywa jest wspierana przez kilka agencji federalnych, a także dziesiątki firm technologicznych, instytucji akademickich, naukowców i innych kluczowych współpracowników w dziedzinie neuronauki. DARPA wspiera inicjatywę BRAIN poprzez szereg programów, kontynuując dziedzictwo inwestycji DARPA w neurotechnologię, które sięga 1970 roku. Artykuł w naszym magazynie z okazji 60-lecia zawiera przegląd ostatnich badań agencji mających na celu poszerzenie granic tej dziedziny i umożliwienie potężnych, nowych możliwości.

Recepty elektryczne (ElectRx)
Program ElectRx ma na celu pomóc ludzkiemu ciału wyleczyć się poprzez neuromodulację funkcji narządów za pomocą ultraminiaturyzowanych urządzeń, w przybliżeniu wielkości poszczególnych włókien nerwowych, które mogą być dostarczone przez minimalnie inwazyjne wstrzyknięcie.

• Zaczyna się praca wspomagająca samoleczenie ciała i umysłu
• ElectRx ma czelność wyobrazić sobie rewolucyjne terapie samoleczenia
• Prezydent Obama podkreśla nowy program DARPA, którego celem jest opracowanie nowatorskich terapii dostosowanych do indywidualnych pacjentów

Propriocepcja ręczna i interfejsy dotykowe (HAPTIX)
Program HAPTIX ma na celu stworzenie w pełni wszczepialnych, modułowych i rekonfigurowalnych mikrosystemów interfejsu neuronowego, które komunikują się bezprzewodowo z modułami zewnętrznymi, takimi jak łącze interfejsu protezy, w celu dostarczenia naturalistycznych wrażeń osobom po amputacji.

• Neuroscience of Touch wspiera ulepszone interfejsy robotyczne i protetyczne
• HAPTIX rozpoczyna prace nad zapewnieniem protezom rąk zmysłu dotyku
• Przywracając zmysł dotyku osobom po amputacji, HAPTIX stara się przezwyciężyć fizyczne i psychiczne skutki utraty kończyn górnych

Neural Engineering System Design (NESD)
Program NESD ma na celu opracowanie wszczepialnego interfejsu neuronowego, który jest w stanie zapewnić bezprecedensową rozdzielczość sygnału i przepustowość transferu danych między mózgiem a światem cyfrowym.

• W kierunku wszczepialnego interfejsu neuronowego o wysokiej rozdzielczości
• Niwelowanie przepaści bioelektronicznej

Neurofunkcje, aktywność, struktura i technologia (Neuro-FAST)
Program Neuro-FAST ma na celu umożliwienie bezprecedensowej wizualizacji i dekodowania aktywności mózgu w celu lepszego scharakteryzowania i złagodzenia zagrożeń dla ludzkiego mózgu, a także ułatwienia rozwoju systemów brain-in-the loop w celu przyspieszenia i poprawy zachowań funkcjonalnych. Program opracował CLARITY, rewolucyjną metodę konserwacji tkanek i opiera się na najnowszych odkryciach w genetyce, zapisach optycznych i interfejsach mózg-komputer.

• Naukowcy identyfikują dyrygenta orkiestry neuronowej mózgu i zaczynają dekodować partyturę
• Zaawansowana metoda CLARITY zapewnia szybszy i lepszy widok całego mózgu

Neurotechnologia niechirurgiczna nowej generacji (N³)
The N³ Program ma na celu opracowanie bezpiecznego, przenośnego systemu interfejsu neuronowego zdolnego do czytania i pisania do wielu punktów w mózgu jednocześnie. Podczas gdy najbardziej zaawansowana istniejąca neurotechnologia wymaga chirurgicznego wszczepienia elektrod, N³ poszukuje technologii o wysokiej rozdzielczości, która działa bez konieczności operacji, dzięki czemu może być używana przez osoby pełnosprawne.

• Sześć ścieżek do niechirurgicznej przyszłości interfejsów mózg-maszyna
• Niechirurgiczne interfejsy neuronowe mogą znacznie rozszerzyć wykorzystanie neurotechnologii

Niezawodna technologia interfejsu neuronowego (RE-NET) (zarchiwizowana)
Program RE-NET ma na celu opracowanie technologii potrzebnych do niezawodnego wydobywania informacji z układu nerwowego i robienia tego w skali i tempie niezbędnym do kontrolowania złożonych maszyn, takich jak wysokowydajne protezy kończyn.

• Minimalnie inwazyjna „stentroda” wykazuje potencjał jako interfejs neuronowy dla mózgu
• Czujniki grafenowe o szerokości atomu mogą zapewnić bezprecedensowy wgląd w strukturę i funkcje mózgu
• Nowe interfejsy nerwowe i mięśniowe pomagają rannym wojownikom po amputacji

Przywracanie pamięci aktywnej (RAM)
Program RAM ma na celu opracowanie i przetestowanie bezprzewodowego, w pełni wszczepialnego urządzenia medycznego z interfejsem neuronowym do użytku klinicznego u ludzi. Urządzenie ułatwiłoby tworzenie nowych wspomnień i odzyskiwanie istniejących u osób, które utraciły te zdolności w wyniku urazowego uszkodzenia mózgu lub choroby neurologicznej.

• Postęp w dążeniu do opracowania protezy ludzkiej pamięci
• Ukierunkowana stymulacja elektryczna mózgu jest obiecująca jako pomoc w zapamiętywaniu
• Przywracanie programu pamięci aktywnej gotowego do uruchomienia

Przywracanie pamięci aktywnej – Replay (RAM Replay)
Program RAM Replay zbada rolę neuronowej „powtórki” w tworzeniu i przywoływaniu pamięci, w celu pomocy osobom lepiej zapamiętującym określone epizodyczne wydarzenia i wyuczone umiejętności. Program ma na celu opracowanie nowatorskich i rygorystycznych metod obliczeniowych, aby pomóc badaczom określić nie tylko, które elementy mózgu mają znaczenie w tworzeniu i przypominaniu pamięci, ale także jak bardzo mają znaczenie.

• DARPA ma na celu przyspieszenie funkcji pamięci do uczenia się umiejętności

Rewolucja w protetyce
Program Revolutionizing Prosthetics ma na celu dalsze zwiększanie funkcjonalności opracowanych przez DARPA systemów ramion z korzyścią dla członków serwisu i innych osób, które straciły kończyny górne. Opracowane w ramach programu zdolności zręcznych rąk zostały już zastosowane w małych systemach robotycznych służących do manipulowania niewybuchami, zmniejszając ryzyko utraty kończyn wśród Żołnierzy.

• DARPA pomaga sparaliżowanemu człowiekowi poczuć się ponownie za pomocą kontrolowanego przez mózg ramienia robota
• Neurotechnologia zapewnia niemal naturalny zmysł dotyku
• Od pomysłu do wprowadzenia na rynek w ciągu ośmiu lat, finansowany przez DARPA system ramion DEKA uzyskuje aprobatę FDA

Neurotechnologia systemowa dla nowych terapii (SUBNETS)
Program SUBNETS ma na celu stworzenie wszczepionych, zamkniętych systemów diagnostycznych i terapeutycznych do leczenia chorób neuropsychologicznych.

• Przełomowe odkrycia budzą nadzieję na leczenie trudnych do opanowania zaburzeń nastroju
• Podróż odkryć rozpoczyna się w kierunku zrozumienia i leczenia sieci mózgu
• SUBNETS ma na celu neurotechnologię systemową i zrozumienie leczenia chorób neuropsychologicznych

Ukierunkowany trening neuroplastyczności (TNT)
Program TNT ma na celu zwiększenie tempa i skuteczności treningu umiejętności poznawczych poprzez precyzyjną aktywację nerwów obwodowych, które z kolei mogą promować i wzmacniać połączenia neuronalne w mózgu. TNT będzie dążyć do rozwoju technologii platformowej w celu zwiększenia uczenia się szerokiego zakresu umiejętności poznawczych, w celu zmniejszenia kosztów i czasu trwania rozległego programu szkoleniowego Departamentu Obrony, przy jednoczesnej poprawie wyników.

• Naukowcy z TNT postanowili zwiększyć tempo i skuteczność treningu umiejętności poznawczych
• Zwiększenie plastyczności synaptycznej w celu przyspieszenia uczenia się

Źródło: www.darpa.mil