Ciencia

Implantes cerebrales.

Científicos de Estados Unidos desarrollaron una interfaz cerebro-computadora que permite recuperara la voz.

Equipo PipolNews

7 de sep. de 2023 5 min de lectura

Imagen Ilustrativa.

Estos nuevos dispositivos permitieron que dos pacientes se comunicaran con mayor precisión y velocidad.

Dos estudios publicados en la revista Nature, han demostrado que las personas que no pueden hablar debido a una parálisis grave (ELA o esclerosis lateral amiotrófica o accidente cerebrovascular) podrían utilizar interfaces cerebro-computadora (BCI) implantables para comunicarse a velocidades mucho mayores que con opciones de comunicación alternativas.

Los dos equipos de investigadores lograron colocar implantes de lectura cerebral que fueron mejorados mediante inteligencia artificial (IA).

Se realizaron a dos mujeres con patologías diferentes una por ELA y la otra con secuelas de un accidente cerebrovascular. Se logró a través de dos sistemas diferentes con un mismo objetivo: restaurar la función del habla gracias a un sistema que traduzca las señales cerebrales que los músculos no pueden ejecutar.

“Existe una necesidad urgente de ayudar a las personas con afecciones neurológicas que las privan de la necesidad humana universal de comunicarse. Los trabajos constituyen una prueba crucial del concepto de que la comunicación se puede restaurar utilizando BCI implantables, pero varias cuestiones requieren más investigación para permitir una mayor difusión”, aseveraron los investigadores.

Primer estudio.

El primero de los trabajos, liderado por la Universidad Stanford, tuvo como paciente a Pat Bennett, una mujer de 67 años que fue diagnosticada con ELA en 2012. La mujer pudo continuar moviéndose con dificultad y perdió el habla; pero su cerebro no tenía dañada la capacidad para generar el lenguaje.

Se insertaron conjuntos de pequeños electrodos de silicio en partes del cerebro de Bennett que interviene en el habla, un par de milímetros por debajo de la superficie.

Luego, entrenaron algoritmos de aprendizaje profundo para reconocer las señales únicas del cerebro de la paciente cuando intentaba pronunciar varias frases.

Los dispositivos lograron transmitían señales desde un par de regiones relacionadas con el habla a un software de última generación que decodificó su actividad cerebral y la convirtió en texto, que se podía visualizar en la pantalla de la computadora.

Esto se pudo realizar gracias al desarrollo del equipo de Francis Willet, quien creó un BCI que recopila la actividad neuronal de células individuales con una serie de finos electrodos insertados en el cerebro.

Gracias a este dispositivo, la mujer logró comunicarse a una velocidad media de 62 palabras por minuto, lo que es 3,4 veces más rápido que el record anterior de un dispositivo similar y se acerca a la velocidad de una conversación natural.

El sistema logró una tasa de error de palabra del 9,1% en un vocabulario de 50 palabras.

“Ahora es posible imaginar un futuro en el que podamos devolver la conversación fluida a alguien con parálisis, permitiéndole decir libremente lo que quiera con una precisión lo bastante alta como para que se le entienda con fiabilidad”, afirma Willett.

Segundo estudio.
Fue liderado por Edward Chang, de la Universidad de California en San Francisco, se obtuvieron resultados similares con un sistema diferente.
Los implantes cerebrales (253 microelectrodos) recopilaron señales de distintas regiones del cerebro de Ann, una mujer de 47 años que perdió el habla como consecuencia de un ACV hace 18 años.

Este BCI decodifica señales cerebrales para generar tres salidas simultáneamente: texto, voz audible y un avatar parlante.

Consiguieron alcanzar 78 palabras por minuto con un vocabulario base de 1.000 palabras. La tasa de error fue del 25,5% cuando se incluyeron los movimientos del tracto vocal para reconstruir las palabras d y de un 54,4% cuando se tradujeron las señales cerebrales directamente al habla a través de un sintetizador.

“El simple hecho de oír una voz parecida a la tuya es emocionante. Cuando tuve la capacidad de hablar por mí misma fue enorme. La voz es una parte realmente importante de nuestra identidad. No sólo tiene que ver con la comunicación, sino también con quiénes somos”, dijo Ann en una sesión posterior al estudio.

Una de las ventajas del equipo de San Francisco frente al de Stanford es la expresividad alcanzada a través de un avatar. El sistema logró decodificar la actividad neuronal en los movimientos faciales durante el habla, así como expresiones no verbales. Para poder recrear la voz de Ann, el equipo empleó una grabación de la paciente hablando en su boda, antes de sufrir el accidente.

Ambos trabajos representan un gran avance en la investigación neurocientífica y de neuro ingeniería, y son muy prometedores para aliviar el sufrimiento de las personas que han perdido la voz por razones de lesiones neurológicas paralizantes y enfermedades.

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