美國國防部高級研究計劃局(DARPA)是美國國防部下屬的研究機構，該機構正在資助科學家們發明一種方法，利用人類大腦的基因工程、納米技術和紅外光束等工具，即時讀取士兵的思維。最終目標?思想控制的武器，就像一群群無人駕駛飛機，有人用一個想法就能把圖像從一個大腦傳到另一個大腦。
本週，美國國防高級研究計劃局(DARPA)宣佈，六個研究小組將接受新一代非手術神經技術(N3)項目的資助。參與者的任務是開發一種技術，這種技術將為人腦和機器之間快速、無縫的溝通提供一個雙向通道，而不需要手術。
“想象一下，有人在操縱無人機，有人可能在分析大量數據，”領導其中一個團隊的萊斯大學(Rice University)生物工程學助理教授雅各布羅賓遜(Jacob Robinson)說。
“這裡有延遲,如果我想與我的機器,我必須從我的大腦發送信號移動我的手指或移動我的嘴做出口頭命令,這限制了速度,我可以與網絡系統或物理系統。所以我們的想法是也許我們可以提高互動的速度。”
羅賓遜說，這可能是至關重要的，因為智能機器和潮水般的數據威脅著人類，最終可能在軍事和民用領域找到應用。
推進精神控制
儘管我們向大腦讀取甚至寫入信息的能力已經有了突破，但這些進展通常依賴於患者的大腦植入物，讓醫生能夠監控癲癇等病症。
然而，對於身體健全的人來說，腦部手術的風險太大，無法證明這種接口是合理的;目前的外部腦監測方法，如腦電圖(EEG)——電極直接附著在頭皮上——太不準確了。因此，DARPA正試圖在無創或微創腦-機接口(BCIs)方面推動一項突破。
羅賓森說，該機構感興趣的是一種系統，它能在4年內對豌豆大小的大腦塊中的16個獨立位置進行讀寫，滯後時間不超過50毫秒。羅賓森對這項挑戰的規模並不抱有幻想。
“當你試圖通過頭骨捕捉大腦活動時，很難知道信號來自哪裡，何時何地產生，”他告訴Live Science。“所以最大的挑戰是，我們能在空間和時間上突破分辨率的絕對極限嗎?”
改變人類大腦的基因
為了做到這一點，羅賓森的團隊計劃使用經過修飾的病毒將遺傳物質傳遞到細胞中——稱為病毒載體——將DNA插入特定的神經元中，使它們產生兩種蛋白質。
第一種蛋白質在神經元放電時吸收光，這使得檢測神經活動成為可能。外部耳機會發出一束紅外光，紅外光可以穿過頭骨進入大腦。安裝在耳機上的探測器將測量腦組織反射的微小信號，從而生成大腦的圖像。由於這種蛋白質的存在，當神經元放電時，目標區域會顯得更暗(吸收光線)，從而產生一種對大腦活動的解讀，這種解讀可以用來判斷一個人在看、聽或試圖做什麼。
第二種蛋白質與磁性納米顆粒相連，因此當耳機產生磁場時，神經元可以受到磁刺激而產生火花。這可以用來刺激神經元，從而在病人的大腦中產生圖像或聲音。作為概念驗證，該小組計劃使用該系統將圖像從一個人的視覺皮層傳輸到另一個人的視覺皮層。
羅賓森說:“我們對解碼或編碼感官體驗的能力理解得相對較好。”“在最前沿的科學領域，我認為如果我們有技術可以做到這一點，我們就能做到。”
與無人駕駛飛機
來自非營利研究機構巴特爾的一個小組正在接受一個更有野心的挑戰。該組織希望人類能夠單獨利用思維控制多架無人機，而有關加速度和位置等信息的反饋則直接進入大腦。
“操縱桿和電腦光標或多或少是單向設備，”領導該研究小組的資深科學家高拉夫·夏爾馬(Gaurav Sharma)說。“但現在我們考慮的是一個人控制多架無人機;這是雙向的，所以如果無人機向左移動，你的大腦就會收到一個感官信號，告訴你它在向左移動。”
該小組的計劃依賴於特殊設計的納米粒子，納米粒子具有磁芯和壓電外殼，這意味著外殼可以將機械能轉化為電能，反之亦然。粒子將被注射或鼻腔注射，磁場將引導它們到達特定的神經元。
當特殊設計的耳機向目標神經元施加磁場時，磁芯會移動，並對外殼施加壓力，從而產生電脈衝，使神經元燃燒。這個過程也反過來進行，從神經元發出的電脈衝轉換成微小的磁場，被耳機中的探測器接收。
夏爾馬承認，將這一過程轉化為控制無人機並不簡單，但他很享受DARPA提出的挑戰。“大腦是醫學的最後一個前沿領域，”他說。“我們對它知之甚少，這就是為什麼在這個領域做研究非常令人興奮。”
最初發表在《生活科學》雜誌上。
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