В рамках своей новой программы Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA) планирует разработать имплантируемый нейроинтерфейс, способный обеспечить беспрецедентные разрешение сигнала и ширину полосы пропускания для передачи информации между человеческим мозгом и электронными системами. Интерфейс сможет выступать в роли своеобразного «переводчика», умеющего работать и с электрохимическим «языком» нейронов, и с «нулями-единицами», составляющими основу информационных технологий. Целью проекта является создание коммуникационного биосовместимого устройства, объем которого не превышает 1 куб. см.

Программа, получившая название Neural Engineering System Design (NESD, «Проектирование нейроинженерных систем»), призвана значительно расширить исследовательские возможности в области нейротехнологии и заложить фундамент для внедрения новых терапевтических методов.

«Сегодня самые лучшие интерфейсы «мозг-компьютер» похожи на суперкомпьютеры, пытающиеся говорить друг с другом, используя древний модем на 300 бод, — рассказывает руководитель программы NESD Филип Алвелда (Phillip Alvelda). — Только представьте себе, что может стать реальностью, если мы модернизируем наши инструменты и сможем по настоящему открыть канал между человеческим мозгом и современными электронными устройствами».

Среди потенциальных применений результатов, полученных в ходе реализации программы, называются возможность компенсаторного применения для пациентов с нарушениями зрения и слуха — предполагается, что визуальная и аудиоинформация будет передаваться в цифровом виде в мозг с разрешением и качеством намного более высоким, чем это доступно с использованием имеющихся сегодня технологий.

Сегодня одобренные к использованию нейроинтерфейсы используют сжатие огромных объемов информации и передачу их всего по 100 каналам, каждый из которых собирает сигналы от десятков тысяч нейронов одновременно, что приводит к зашумленным и неточным результатам. Отличие программы NESD состоит в том, что в ее рамках планируется создание системы, которая сможет осуществлять связь безо всяких шумов и взаимодействовать с любым из одного миллиона нейронов в определенной области мозга.

Для того, чтобы достичь амбициозных целей и гарантировать возможность практического использования перспективных устройств, потребуется интегрированное использование прорывных решений в целом ряде научных областей и дисциплин — нейробиологии, синтетической биологии, электронике с низким энергопотреблением, фотонике, разработке и производстве медицинских приборов, системотехнике и клинических испытаниях. Помимо этого, исследователи NESD разработают более совершенные математические и нейровычислительные методы, с помощью которых будет кодироваться и передаваться сенсорная информация, имеющая высокое разрешение, между электронными устройствами и нейронами коры головного мозга. Эти же методы помогут сжимать данные с минимальной потерей точности и функциональности.

Для ускорения интегративных процессов, описанных выше, руководители программы NESD планируют нанять ведущих специалистов из самых разных областей научного сообщества и индустрии, которые смогут предложить самые современные услуги прототипирования и производства, а также предоставить интеллектуальную собственность в рамках предварительного конкурса. На следующих этапах реализации программы NESD эти партнеры Агентства смогут помочь в переносе полученных технологий в сферу научных исследований и коммерческого применения.

Первая встреча потенциальных участников программы NESD состоится в начале февраля этого года, — сообщается в пресс-релизе DARPA.

Источник: Bridging the Bio-Electronic Divide