Hydra
Miembro Maestro
Algunas de las investigaciones más exóticas relacionadas con el magnetismo están patrocinadas por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de Estados Unidos, conocida como DARPA. Uno de sus programas, literalmente, deja perpleja a la mente, ya que se adentra en áreas antaño consideradas del reino de la ciencia ficción y podría conducir a nuevos avances médicos.
En el marco de su programa Neurotecnología No Quirúrgica de Nueva Generación (N3), científicos de prestigiosos laboratorios de investigación están estudiando cómo crear interfaces cerebro-máquina vestibles que, en última instancia, podrían permitir diversas aplicaciones de seguridad nacional, como el control de sistemas activos de ciberdefensa y enjambres de vehículos aéreos no tripulados, o el trabajo en equipo con sistemas informáticos para realizar múltiples tareas durante misiones complejas.
La agencia acaba de conceder financiación a seis organizaciones para la segunda fase del programa, que comenzó en 2018. El liderazgo corresponde al Battelle Memorial Institute, la Universidad Carnegie Mellon, el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, el Centro de Investigación de Palo Alto (PARC), la Universidad Rice y Teledyne Scientific, junto con otras instituciones colaboradoras.
Varios de los proyectos están estrechamente relacionados con los efectos y la tecnología del magnetismo. Nos hemos puesto en contacto con DARPA y los equipos de los proyectos para conocer los detalles de dos de ellos, en concreto el proyecto Brainstorm, dirigido por Battelle, y el proyecto MOANA, de la Universidad Rice.
En el marco de su programa Neurotecnología No Quirúrgica de Nueva Generación (N3), científicos de prestigiosos laboratorios de investigación están estudiando cómo crear interfaces cerebro-máquina vestibles que, en última instancia, podrían permitir diversas aplicaciones de seguridad nacional, como el control de sistemas activos de ciberdefensa y enjambres de vehículos aéreos no tripulados, o el trabajo en equipo con sistemas informáticos para realizar múltiples tareas durante misiones complejas.
La agencia acaba de conceder financiación a seis organizaciones para la segunda fase del programa, que comenzó en 2018. El liderazgo corresponde al Battelle Memorial Institute, la Universidad Carnegie Mellon, el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, el Centro de Investigación de Palo Alto (PARC), la Universidad Rice y Teledyne Scientific, junto con otras instituciones colaboradoras.
Varios de los proyectos están estrechamente relacionados con los efectos y la tecnología del magnetismo. Nos hemos puesto en contacto con DARPA y los equipos de los proyectos para conocer los detalles de dos de ellos, en concreto el proyecto Brainstorm, dirigido por Battelle, y el proyecto MOANA, de la Universidad Rice.
Afirma Al Emondi, director del programa N3.
Para que la población militar, en su mayoría sin discapacidades, se beneficie de la neurotecnología, se necesitan interfaces no quirúrgicas. Pero, de hecho, una tecnología similar también podría beneficiar enormemente a las poblaciones clínicas. Al eliminar la necesidad de cirugía, los sistemas N3 pretenden ampliar el grupo de pacientes que pueden acceder a tratamientos como la estimulación cerebral profunda para tratar enfermedades neurológicas.
Los equipos de N3 están aplicando una serie de enfoques que utilizan la óptica, la acústica y el electromagnetismo para registrar la actividad neuronal y enviar señales al cerebro a gran velocidad y resolución. La investigación se divide en dos vertientes. Los equipos buscan interfaces no invasivas, totalmente externas al cuerpo, o sistemas de interfaz mínimamente invasivos que incluyan nanotransductores que puedan introducirse en el cerebro de forma temporal y no quirúrgica para mejorar la resolución de la señal.
Ya existen neurotecnologías no invasivas como el electroencefalograma y la estimulación transcraneal por corriente continua, pero no ofrecen la precisión, resolución de señal y portabilidad necesarias para aplicaciones avanzadas por parte de personas que trabajan en entornos reales. La tecnología N3 prevista rompe con las limitaciones de la tecnología existente al ofrecer un dispositivo integrado que no requiere implantación quirúrgica pero que tiene la precisión para leer y escribir en 16 canales independientes dentro de un volumen de 16 mm3 de tejido neural en 50 ms.
Cada canal es capaz de interactuar específicamente con regiones submilimétricas del cerebro con una especificidad espacial y temporal comparable a los métodos invasivos existentes. Los dispositivos individuales pueden combinarse para interactuar con varios puntos del cerebro a la vez. Para hacer posibles futuras interfaces cerebro-máquina no invasivas, los investigadores de N3 trabajan en el desarrollo de soluciones que aborden retos como la física de la dispersión y el debilitamiento de las señales a medida que atraviesan la piel, el cráneo y el tejido cerebral, así como en el diseño de algoritmos para descodificar y codificar señales neuronales representadas por modalidades como la luz, la energía acústica o electromagnética.
Afirma Emondi
Proyecto BrainSTORMS de Battelle para transductores EM
Proyecto BrainSTORMS de Battelle para transductores EM
Un único nanotransductor magnetoeléctrico
Para el proyecto BrainSTORMS, el equipo de Battelle, bajo la dirección del Dr. Patrick Ganzer, investigador principal, pretende desarrollar un sistema de interfaz mínimamente invasivo que combine un transceptor externo con nanotransductores electromagnéticos que se colocan sin cirugía en las neuronas de interés. Los nanotransductores convertirían las señales eléctricas de las neuronas en señales magnéticas que el transceptor externo podría registrar y procesar, y viceversa, para permitir la comunicación bidireccional.
Múltiples MEnT
Comentó Patrick Ganzer
Proyecto BrainSTORMS - Fig. 1
En la Figura 1 se esboza el planteamiento original de la fase 1, en la que los MEnT se inyectan primero en el sistema circulatorio, se localizan en el tejido cerebral mediante un gradiente de campo magnético y, a continuación, interactúan con el tejido neural y los campos magnéticos aplicados para proporcionar una interconexión neural no quirúrgica.
Varios de estos objetivos y parámetros del programa N3 se alcanzaron durante la fase 1, aprovechando la experiencia multimodal del equipo BrainSTORMS en los campos del electromagnetismo, los materiales a nanoescala y la neurofisiología. La segunda fase se centrará en el desarrollo de los MEnT para transmitir información al cerebro.
Varios de estos objetivos y parámetros del programa N3 se alcanzaron durante la fase 1, aprovechando la experiencia multimodal del equipo BrainSTORMS en los campos del electromagnetismo, los materiales a nanoescala y la neurofisiología. La segunda fase se centrará en el desarrollo de los MEnT para transmitir información al cerebro.
Pruebas para BrainSTORMS
La mayor parte de la investigación actual sobre BCI, incluida la tecnología NeuroLife de Battelle, se centra en ayudar a personas discapacitadas que deben someterse a procedimientos de implante invasivos, incluida la cirugía cerebral, para habilitar un BCI que pueda restaurar la función perdida.
Sin embargo, en el enfoque de BrainSTORMS, el nanotransductor podría introducirse temporalmente en el cuerpo mediante una inyección y dirigirse después a una zona específica del cerebro para ayudar a completar una tarea mediante la comunicación con un transceptor basado en un casco. Una vez completada, el nanotransductor podría ser guiado magnéticamente fuera del cerebro y hacia el torrente sanguíneo para ser procesado fuera del cuerpo.
El nanotransductor utilizaría nanopartículas magnetoeléctricas para establecer un canal de comunicación bidireccional con el cerebro. Las neuronas del cerebro funcionan mediante señales eléctricas. El núcleo magnético de los nanotransductores convertiría las señales eléctricas neuronales en señales magnéticas que se enviarían a través del cráneo al transceptor del casco que llevaría el usuario. El transceptor del casco también podría enviar señales magnéticas de vuelta a los nanotransductores, donde se convertirían en impulsos eléctricos capaces de ser procesados por las neuronas, lo que permitiría una comunicación bidireccional hacia y desde el cerebro.
Entre los colaboradores se encuentra Sakhrat Khizroev, de la Universidad de Miami, que ha dirigido los trabajos de síntesis y caracterización de nanopartículas. Junto con Ping Liang, Khizroev ha sido pionero en nanotransductores magnetoeléctricos para aplicaciones médicas. Cellular Nanomed Inc, una pequeña empresa californiana dirigida por Liang, está desarrollando la tecnología del transceptor externo.
Sin embargo, en el enfoque de BrainSTORMS, el nanotransductor podría introducirse temporalmente en el cuerpo mediante una inyección y dirigirse después a una zona específica del cerebro para ayudar a completar una tarea mediante la comunicación con un transceptor basado en un casco. Una vez completada, el nanotransductor podría ser guiado magnéticamente fuera del cerebro y hacia el torrente sanguíneo para ser procesado fuera del cuerpo.
El nanotransductor utilizaría nanopartículas magnetoeléctricas para establecer un canal de comunicación bidireccional con el cerebro. Las neuronas del cerebro funcionan mediante señales eléctricas. El núcleo magnético de los nanotransductores convertiría las señales eléctricas neuronales en señales magnéticas que se enviarían a través del cráneo al transceptor del casco que llevaría el usuario. El transceptor del casco también podría enviar señales magnéticas de vuelta a los nanotransductores, donde se convertirían en impulsos eléctricos capaces de ser procesados por las neuronas, lo que permitiría una comunicación bidireccional hacia y desde el cerebro.
Entre los colaboradores se encuentra Sakhrat Khizroev, de la Universidad de Miami, que ha dirigido los trabajos de síntesis y caracterización de nanopartículas. Junto con Ping Liang, Khizroev ha sido pionero en nanotransductores magnetoeléctricos para aplicaciones médicas. Cellular Nanomed Inc, una pequeña empresa californiana dirigida por Liang, está desarrollando la tecnología del transceptor externo.
MOANA (Magnetic, Optical, and Acoustic Neural Access) led by Rice University
Proyecto MOANA - Fig. 1
Proyecto MOANA - Fig. 1
El proyecto Moana, dirigido por un equipo de la Universidad Rice a las órdenes del investigador principal, el Dr. Jacob Robinson, pretende desarrollar un sistema bidireccional mínimamente invasivo para grabar desde el cerebro y escribir en él.
Para la función de grabación, la interfaz utilizará la tomografía óptica difusa para inferir la actividad neuronal midiendo la dispersión de la luz en el tejido neuronal.
Para la función de escritura, el equipo utilizará un método magneto-genético para sensibilizar las neuronas a los campos magnéticos.
Para la función de grabación, la interfaz utilizará la tomografía óptica difusa para inferir la actividad neuronal midiendo la dispersión de la luz en el tejido neuronal.
Para la función de escritura, el equipo utilizará un método magneto-genético para sensibilizar las neuronas a los campos magnéticos.
Explica Robinson, profesor asociado de ECE y BioE en Rice.
Proyecto MOANA - Fig. 2
El objetivo es diseñar una interfaz cerebro-ordenador de gran ancho de banda sin necesidad de implantar un dispositivo quirúrgico. El dispositivo consistirá en una matriz de chiplets de semiconductores complementarios de óxido metálico (CMOS) flexibles que pueden adaptarse a la superficie del cuero cabelludo y aplicar nuestra tecnología de lectura óptica basada en la tomografía óptica difusa funcional de tiempo de vuelo (ToFF-DOT).
Además, se instalará una matriz de estimulación magnética en un gorro para la cabeza con el fin de activar canales iónicos sensibles a la ingeniería magnética. Esta tecnología de estimulación y lectura se comunicará de forma inalámbrica con una estación base y se plegará en un volumen de < 125 cm3. Está previsto que el sistema modular pueda configurarse para cubrir cualquier parte de la cabeza e interactuar con múltiples regiones corticales.
En la fase 1, el equipo identificó una tecnología de estimulación magnética dirigida genéticamente que puede lograr una estimulación específica del tipo de célula con una resolución espacial definida por la distribución de las células modificadas genéticamente (< 1 mm) y con una resolución temporal cercana a los 10 ms, tal y como se muestra en la Fig. 1. Su trabajo demostró una mejora de más de 10 veces en la resolución temporal en comparación con la estimulación magnetogenética más avanzada.
También lograron, como se muestra en la Fig. 2, la grabación exitosa del chiplet MOANA y el diseño de un prototipo de parche flexible para la obtención de imágenes de un maniquí cerebral a través de un maniquí de cráneo de 5 mm. La capacidad de recuento de fotones cumplió las especificaciones de diseño para un sistema ToFF-DOT integrado.
En la fase 1, el equipo identificó una tecnología de estimulación magnética dirigida genéticamente que puede lograr una estimulación específica del tipo de célula con una resolución espacial definida por la distribución de las células modificadas genéticamente (< 1 mm) y con una resolución temporal cercana a los 10 ms, tal y como se muestra en la Fig. 1. Su trabajo demostró una mejora de más de 10 veces en la resolución temporal en comparación con la estimulación magnetogenética más avanzada.
También lograron, como se muestra en la Fig. 2, la grabación exitosa del chiplet MOANA y el diseño de un prototipo de parche flexible para la obtención de imágenes de un maniquí cerebral a través de un maniquí de cráneo de 5 mm. La capacidad de recuento de fotones cumplió las especificaciones de diseño para un sistema ToFF-DOT integrado.
- Entre otros logros de la fase 1, cabe destacar los esfuerzos en tecnología de escritura que logró la administración selectiva y no invasiva de virus en ratones, demostrando una estimulación magnética rápida en células de mamíferos; también en la administración viral mediante clústeres de nanocristales de óxido de hierro magnéticos de núcleo/cáscara con alta eficacia de calentamiento magnético y multiplexación magnetotérmica.
- En la fase 2, el equipo pretende avanzar más en su trabajo con el objetivo de llegar a la demostración en humanos en la fase 3. Entre los objetivos de la fase 3 están lograr lecturas no quirúrgicas, escribir con magnetogenética y demostrar el enlace MOANA de bucle cerrado de cerebro a cerebro en humanos.
Otros proyectos de N3 también tienen que ver con la ciencia y la tecnología magnéticas:
- El equipo del PARC, cuyo investigador principal es el Dr. Krishnan Thyagarajan, pretende desarrollar un dispositivo acústico-magnético totalmente no invasivo para escribir en el cerebro. Su método combina ondas ultrasónicas con campos magnéticos para generar corrientes eléctricas localizadas con fines de neuromodulación. Este método híbrido permite la neuromodulación localizada en zonas más profundas del cerebro.
- El equipo de Teledyne, cuyo investigador principal es el Dr. Patrick Connolly, pretende desarrollar un dispositivo integrado y completamente no invasivo que utilice micro magnetómetros bombeados ópticamente para detectar pequeños campos magnéticos localizados que se correlacionen con la actividad neuronal. El equipo utilizará ultrasonidos focalizados para escribir en las neuronas.
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En los próximos posts enlazaremos las conexiones entre el Instituto Battelle Memorial y el reciente fenómeno OVNI.
Battelle es una enorme organización sin fines de lucro con sede en Ohio. Están en todo tipo de investigación científica y tecnológica, y manejan laboratorios para el Departamento de Energía. A pesar de ser una organización sin ánimo de lucro, sus ingresos ascienden a la friolera de 6.100 millones de dólares. Te hace pensar, ¿verdad?
Battelle está clasificada bajo el sistema de Clasificación de Secretos Atómicos, que está fuera del Departamento Ejecutivo y de Estado. Como es una 501(c)(3), no está sujeta a solicitudes de Libertad de Información (FOI) y opera fuera de los canales normales del gobierno y los negocios.
Luego, David Charles Grusch ha estadoafirmando que el gobierno de EE.UU. y los contratistas de defensa han estado recogiendo piezas de tecnología no humana durante años.
Entonces, ¿Dónde encaja Battelle en todo esto? Bueno, si Grusch tiene razón y hay tecnología alienígena que estudiar, ¿Quién mejor que un gran instituto de investigación científica como Battelle?
¿Y si Battelle no es sólo un instituto de investigación? ¿Y si son una agencia en la sombra, trabajando entre bastidores en cosas que están muy lejos?
Battelle gestiona laboratorios para el Departamento de Energía de los EE.UU., ingresan miles de millones y participan en todo tipo de investigaciones avanzadas. Y son una organización sin ánimo de lucro, lo que significa que no tienen que responder ante los accionistas, la burocracia gubernamental o preocuparse por obtener beneficios. Pueden centrarse en la investigación.
Battelle es una enorme organización sin fines de lucro con sede en Ohio. Están en todo tipo de investigación científica y tecnológica, y manejan laboratorios para el Departamento de Energía. A pesar de ser una organización sin ánimo de lucro, sus ingresos ascienden a la friolera de 6.100 millones de dólares. Te hace pensar, ¿verdad?
Battelle está clasificada bajo el sistema de Clasificación de Secretos Atómicos, que está fuera del Departamento Ejecutivo y de Estado. Como es una 501(c)(3), no está sujeta a solicitudes de Libertad de Información (FOI) y opera fuera de los canales normales del gobierno y los negocios.
Luego, David Charles Grusch ha estadoafirmando que el gobierno de EE.UU. y los contratistas de defensa han estado recogiendo piezas de tecnología no humana durante años.
Entonces, ¿Dónde encaja Battelle en todo esto? Bueno, si Grusch tiene razón y hay tecnología alienígena que estudiar, ¿Quién mejor que un gran instituto de investigación científica como Battelle?
¿Y si Battelle no es sólo un instituto de investigación? ¿Y si son una agencia en la sombra, trabajando entre bastidores en cosas que están muy lejos?
Battelle gestiona laboratorios para el Departamento de Energía de los EE.UU., ingresan miles de millones y participan en todo tipo de investigaciones avanzadas. Y son una organización sin ánimo de lucro, lo que significa que no tienen que responder ante los accionistas, la burocracia gubernamental o preocuparse por obtener beneficios. Pueden centrarse en la investigación.