DARPA, el brazo de investigación del Departamento de Defensa, está pagando a los científicos para que inventen formas de leer instantáneamente las mentes de los soldados utilizando herramientas como la ingeniería genética del cerebro humano, la nanotecnología y los rayos infrarrojos. El objetivo final? Armas controladas por el pensamiento, como enjambres de drones que alguien envía a los cielos con un solo pensamiento o la capacidad de transmitir imágenes de un cerebro a otro.
Esta semana, DARPA (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa) anunció que seis equipos recibirán fondos del programa de Neurotecnología No Quirúrgica de Próxima Generación (N3). Los participantes tienen la tarea de desarrollar tecnología que proporcione un canal bidireccional para una comunicación rápida y sin problemas entre el cerebro humano y las máquinas sin necesidad de cirugía.
"Imagine a alguien que está operando un dron o alguien que podría estar analizando una gran cantidad de datos", dijo Jacob Robinson, profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Rice, quien lidera uno de los equipos.
"Existe esta latencia, donde si quiero comunicarme con mi máquina, tengo que enviar una señal desde mi cerebro para mover mis dedos o mover mi boca para hacer un comando verbal, y esto limita la velocidad a la que puedo interactuar un sistema cibernético o físico. Entonces, la idea es que quizás podríamos mejorar esa velocidad de interacción ".
Eso podría ser crucial ya que las máquinas inteligentes y una marejada de datos amenazan con abrumar a los humanos y, en última instancia, podrían encontrar aplicaciones en dominios militares y civiles, dijo Robinson.
Control mental avanzado
Si bien ha habido avances en nuestra capacidad de leer e incluso escribir información en el cerebro, estos avances generalmente se han basado en implantes cerebrales en los pacientes, lo que permite a los médicos controlar afecciones como la epilepsia.
Sin embargo, la cirugía cerebral es demasiado arriesgada para justificar tales interfaces en personas sanas; y los enfoques actuales de monitoreo externo del cerebro, como la electroencefalografía (EEG), en el que los electrodos están unidos directamente al cuero cabelludo, son demasiado inexactos. Como tal, DARPA está tratando de impulsar un avance en las interfaces cerebro-computadora (BCI) no invasivas o mínimamente invasivas.
La agencia está interesada en los sistemas que pueden leer y escribir en 16 ubicaciones independientes en un trozo de cerebro del tamaño de un guisante con un retraso de no más de 50 milisegundos en cuatro años, dijo Robinson, quien no se hace ilusiones sobre la escala de el reto.
"Cuando intenta capturar la actividad cerebral a través del cráneo, es difícil saber de dónde provienen las señales y cuándo y dónde se generan", dijo a Live Science. "Entonces, el gran desafío es, ¿podemos empujar los límites absolutos de nuestra resolución, tanto en el espacio como en el tiempo?"
Ajustando genéticamente cerebros humanos
Para hacer esto, el equipo de Robinson planea usar virus modificados para entregar material genético en las células, llamados vectores virales, para insertar ADN en neuronas específicas que los harán producir dos tipos de proteínas.
El primer tipo de proteína absorbe la luz cuando una neurona se dispara, lo que permite detectar la actividad neuronal. Un auricular externo enviaría un haz de luz infrarroja que puede atravesar el cráneo y llegar al cerebro. Los detectores conectados al auricular medirían la pequeña señal que se refleja desde el tejido cerebral para crear una imagen del cerebro. Debido a la proteína, las áreas seleccionadas aparecerán más oscuras (absorben luz) cuando las neuronas se disparan, generando una lectura de la actividad cerebral que puede usarse para determinar lo que la persona está viendo, escuchando o intentando hacer.
La segunda proteína se une a las nanopartículas magnéticas, por lo que las neuronas pueden ser estimuladas magnéticamente para activarse cuando el auricular genera un campo magnético. Esto podría usarse para estimular las neuronas para inducir una imagen o sonido en la mente del paciente. Como prueba de concepto, el grupo planea usar el sistema para transmitir imágenes desde 'la corteza visual de una persona a la de otra.
"Poder descifrar o codificar experiencias sensoriales es algo que entendemos relativamente bien", dijo Robinson. "A la vanguardia de la ciencia, creo que estamos allí si tuviéramos la tecnología para hacerlo".
Hablando con drones
Un grupo del instituto de investigación sin fines de lucro Battelle está asumiendo un desafío más ambicioso. El grupo quiere dejar que los humanos controlen múltiples drones usando sus pensamientos solos, mientras que la retroalimentación sobre cosas como la aceleración y la posición van directamente al cerebro.
"Los joysticks y los cursores de computadora son dispositivos más o menos unidireccionales", dijo el investigador principal Gaurav Sharma, quien dirige el equipo. "Pero ahora estamos pensando en una persona que controla varios drones; y es bidireccional, por lo que si el dron se mueve hacia la izquierda, recibes una señal sensorial en tu cerebro que te dice que se está moviendo hacia la izquierda".
El plan del grupo se basa en nanopartículas especialmente diseñadas con núcleos magnéticos y capas externas piezoeléctricas, lo que significa que las capas pueden convertir la energía mecánica en eléctrica y viceversa. Las partículas serán inyectadas o administradas nasalmente, y los campos magnéticos las guiarán a neuronas específicas.
Cuando un auricular especialmente diseñado aplica un campo magnético a las neuronas objetivo, el núcleo magnético se moverá y ejercerá tensión en la cubierta externa para generar un impulso eléctrico que hace que la neurona se dispare. El proceso también funciona a la inversa, con impulsos eléctricos de las neuronas disparadas convertidas en pequeños campos magnéticos que son captados por los detectores en el auricular.
Traducir ese proceso en drones de control no será simple, admite Sharma, pero está disfrutando del desafío que DARPA ha presentado. "El cerebro es la última frontera en la ciencia médica", dijo. "Entendemos muy poco, que es lo que hace que sea muy emocionante investigar en esta área".
