供图:美国国防部高级研究计划局
截止目前,美国国防部门的疯狂科研之翼DARPA(美国国防部高级研究计划局)正在开展神经科学项目,希望能给退役的残障战士提供帮助。例如将神经系统相关技术和脑内植入技术加入到义肢项目中,从而缓解创伤后应激综合征。
但是军事作战方式在不断变化,DARPA的优先研究方向自然也会跟着变化。在庆祝DARPA成立60周年的纪念大会上,官方描述了神经科学研究的下一个前沿领域:让全能战士变成超能战士的技术。
DARPA最新神经科学项目负责人Al Emondi说:“战士与机械之间需要全新的连接和交流方式,但是现有的绝大部分相关技术都需要借助外科手术来实现。而我们现在需要的是不用手术的方法。”
下一代无手术神经技术项目(N3项目)致力于通过非连线或插入物的方法使大脑和外置设备间完成高清信号通讯。项目于三月立项,Emondi正在为此项目挑选研究团队。据称,项目相关的完整公告预计会在2019年初发布。
DARPA的生物技术办公室主任Justin Sanchez 表示:“DARPA也意识到,这将会催生一个全新的产业。无手术大脑调节技术给人类带来的超能力有军事应用的潜力。同样,N3计划的相关概念证明也可能被用到消费品中。”
项目分两条路:一条是开发完全无创技术,另一条是开发微时技术。这两个方向我们需要同步开展。
完全无创:DARPA会对这个方向感兴趣确实是有些出乎意料,因为目前已经有很多相关的无创神经技术了。例如,在脑电图(EEG)和经颅直接电刺激(tDCS)这两项技术中,只需要简单地将电极贴在头皮上。脑电图这一技术已有数十年的成熟经验,能读取大脑释放的电信号;而经颅直接电刺激技术在加强运动能力、治疗抑郁症等方面运用广泛,甚至可以说随处可见。
但是Sanchez说这些现有的技术无法为DARPA希望开展的应用提供足够精确的传输通路。N3项目致力于开发高性能的全新无创植入式电极技术。原始的植入式电极需要插入脑组织中来与神经元直接建立接口,以记录脑神经元运动电信号,或者刺激它们产生运动电位。
供图:美国国防部高级研究计划局
Emondi 表示:N3计划需要的无创技术要求对1立方毫米精确度的脑组织对象完成信号的读写工作。为了能闯过颅骨这道屏障完成如此惊世骇俗的方案,研究人员必须寻找全新的检测神经元冲动的办法。当一个神经元冲动时,它的反射率会发生改变,那么我们能否截获其中光信号的改变呢?另外,当神经元冲动时,还会放射出声波信号,这个信号是否也可以采集呢?
微时技术:DARPA发明这个词就是为了和原有的微创这个词区分开。微创在医学中一般指的是腹腔镜手术。DARPA希望的是完全无切口的全新脑技术。取而代之的,微时技术可能通过注射、口服或鼻腔喷雾的方式完成。Emondi想象着将纳米传感器置入神经元,当其透过颅骨接收到脑外装置的信号后在神经元中产生同步刺激信号。
在四年计划的最终阶段,DARPA期望所有的研究员都能完成一个“国防相关”的技术小样。例如,演示者可能利用脑信号驾驶无人机或在模拟器中控制战斗机。(例如Jan Scheuermann,一位瘫痪的女士,就曾在2015年使用过脑内植入物的相关技术)
当被问及这项技术的关键应用方向时,Emondi表示他看好在“主动网络防御”中使用这种技术。这项技术可以让安全专家实实在在的感受到入侵。这样一来与其说在上网,不如说你在网络之中。
N3计划的所有产物都还只是概念产品,在大批量应用于战士或民众之前还需要常规化验证。但是硅谷的一些大佬们也在向神经技术方面砸钱,这让人们感觉看到了民用大脑调节器早日上市的曙光。
但DARPA的Sanchez也表示,在脑科学相关技术的获取变得更加便利的同时,也打开了其负面影响的泄洪闸。我们可以想象,在不久的将来,这些技术将被充分应用,但是这也可能让无数民众对自己的未来产生无端的幻想。那么,如果你拥有了这项技术,又想对自己的大脑做些什么呢?”
作者:Eliza Strickland
翻译:刘沙
审校:施怿