La DARPA, la branche de recherche du ministère de la Défense, paie des scientifiques pour qu'ils inventent des moyens de lire instantanément l'esprit des soldats en utilisant des outils tels que le génie génétique du cerveau humain, la nanotechnologie et les faisceaux infrarouges. L'objectif final? Des armes contrôlées par la pensée, comme des essaims de drones que quelqu'un envoie dans le ciel avec une seule pensée ou la capacité de transmettre des images d'un cerveau à un autre.
Cette semaine, la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) a annoncé que six équipes recevront un financement dans le cadre du programme de nouvelle génération de neurotechnologie non chirurgicale (N3). Les participants sont chargés de développer une technologie qui fournira un canal bidirectionnel pour une communication rapide et transparente entre le cerveau humain et les machines sans nécessiter de chirurgie.
"Imaginez quelqu'un qui utilise un drone ou quelqu'un qui pourrait analyser beaucoup de données", a déclaré Jacob Robinson, professeur adjoint de bio-ingénierie à l'Université Rice, qui dirige l'une des équipes.
"Il y a cette latence, où si je veux communiquer avec ma machine, je dois envoyer un signal de mon cerveau pour bouger mes doigts ou bouger ma bouche pour faire une commande verbale, et cela limite la vitesse à laquelle je peux interagir avec un cyber système ou un système physique. Donc, l'idée est peut-être que nous pourrions améliorer cette vitesse d'interaction. "
Cela pourrait être crucial car les machines intelligentes et un raz de marée de données menacent de submerger les humains, et pourraient finalement trouver des applications dans les domaines militaires et civils, a déclaré Robinson.
Faire progresser le contrôle de l'esprit
Bien qu'il y ait eu des percées dans notre capacité à lire et même à écrire des informations dans le cerveau, ces avancées se sont généralement appuyées sur des implants cérébraux chez les patients, permettant aux médecins de surveiller des conditions comme l'épilepsie.
La chirurgie du cerveau est cependant trop risquée pour justifier de telles interfaces chez les personnes valides; et les approches actuelles de surveillance externe du cerveau comme l'électroencéphalographie (EEG) - dans lesquelles les électrodes sont fixées directement sur le cuir chevelu - sont trop imprécises. En tant que tel, DARPA tente de stimuler une percée dans les interfaces cerveau-ordinateur non invasives ou mini-invasives (BCI).
L'agence s'intéresse aux systèmes qui peuvent lire et écrire dans 16 emplacements indépendants dans un morceau de cerveau de la taille d'un pois avec un décalage de pas plus de 50 millisecondes en quatre ans, a déclaré Robinson, qui ne se fait aucune illusion sur l'échelle de le défi.
"Lorsque vous essayez de capturer l'activité cérébrale à travers le crâne, il est difficile de savoir d'où viennent les signaux et quand et où les signaux sont générés", a-t-il déclaré à Live Science. "Le grand défi est donc de savoir si nous pouvons repousser les limites absolues de notre résolution, à la fois dans l'espace et dans le temps?"
Ajuster génétiquement les cerveaux humains
Pour ce faire, l'équipe de Robinson prévoit d'utiliser des virus modifiés pour livrer du matériel génétique dans les cellules - appelés vecteurs viraux - pour insérer de l'ADN dans des neurones spécifiques qui leur permettront de produire deux types de protéines.
Le premier type de protéine absorbe la lumière lorsqu'un neurone se déclenche, ce qui permet de détecter l'activité neuronale. Un casque externe enverrait un faisceau de lumière infrarouge qui peut traverser le crâne et pénétrer dans le cerveau. Les détecteurs attachés au casque mesureraient alors le minuscule signal réfléchi par le tissu cérébral pour créer une image du cerveau. En raison de la protéine, les zones ciblées apparaîtront plus sombres (absorbant la lumière) lorsque les neurones se déclenchent, générant une lecture de l'activité cérébrale qui peut être utilisée pour déterminer ce que la personne voit, entend ou essaie de faire.
La deuxième protéine se fixe aux nanoparticules magnétiques, de sorte que les neurones peuvent être stimulés magnétiquement pour se déclencher lorsque le casque génère un champ magnétique. Cela pourrait être utilisé pour stimuler les neurones afin d'induire une image ou un son dans l'esprit du patient. Pour prouver le concept, le groupe prévoit d'utiliser le système pour transmettre des images du cortex visuel d'une personne à celui d'une autre.
"Pouvoir décoder ou encoder des expériences sensorielles est quelque chose que nous comprenons relativement bien", a déclaré Robinson. "A la pointe de la science, je pense que nous serons là si nous avions la technologie pour le faire."
Parler aux drones
Un groupe de l'institut de recherche à but non lucratif Battelle relève un défi plus ambitieux. Le groupe veut laisser les humains contrôler plusieurs drones en utilisant leurs seules pensées, tandis que les commentaires sur des choses comme l'accélération et la position vont directement au cerveau.
"Les joysticks et les curseurs informatiques sont des dispositifs plus ou moins à sens unique", a déclaré Gaurav Sharma, chercheur principal, qui dirige l'équipe. "Mais maintenant, nous pensons à une personne contrôlant plusieurs drones; et c'est bidirectionnel, donc si le drone se déplace vers la gauche, vous obtenez un signal sensoriel dans votre cerveau vous indiquant qu'il se déplace vers la gauche."
Le plan du groupe repose sur des nanoparticules spécialement conçues avec des noyaux magnétiques et des enveloppes extérieures piézoélectriques, ce qui signifie que les enveloppes peuvent convertir l'énergie mécanique en énergie électrique et vice versa. Les particules seront injectées ou administrées par voie nasale, et les champs magnétiques les guideront vers des neurones spécifiques.
Lorsqu'un casque spécialement conçu applique un champ magnétique aux neurones ciblés, le noyau magnétique se déplace et exerce une contrainte sur la coque externe pour générer une impulsion électrique qui fait tirer le neurone. Le processus fonctionne également en sens inverse, avec des impulsions électriques provenant de neurones de tir converties en de minuscules champs magnétiques qui sont captés par les détecteurs du casque.
Il ne sera pas simple de traduire ce processus en contrôle de drones, admet Sharma, mais il savoure le défi posé par la DARPA. "Le cerveau est la dernière frontière de la science médicale", a-t-il déclaré. "Nous en comprenons si peu, ce qui rend la recherche très intéressante dans ce domaine."
