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Una mujer con parálisis recupera el habla gracias a unos
implantes cerebrales y un avatar digital
Algunas enfermedades dejan atrapados en el silencio a quienes las
padecen. La tecnología que trata de devolverles la capacidad de
comunicarse traduciendo la actividad cerebral en palabras ha
desarrollado dos nuevos tipos de implantes que hacen más rápido,
preciso y variado ese proceso. Investigadores de la Universidad de
Stanford (Estados Unidos) han desarrollado unos implantes cerebrales
y un software que plasman en la pantalla del computador las palabras
de una persona con discapacidad del habla.
El estudio publicado en la revista Nature, se basa en el hecho de
que el cerebro recuerda cómo formular palabras, aunque los músculos
responsables de pronunciarlas en voz alta estén incapacitados. Ahora
esta nueva conexión cerebro-computador hace realidad el sueño de
recuperar el habla en pacientes que la han perdido.
Una de las dos nuevas interfaces cerebro-computador (BCI), sobre las
que se publican importantes artículos en la revista Nature, no solo
traduce la actividad neuronal en texto, sino que se complementa con
un avatar digital que puede sintetizar la voz, similar a la que
tenía el usuario, y algunas expresiones faciales.
Los nuevos dispositivos generan texto a una media de 78 y 62
palabras por minuto, respectivamente, todavía lejos de las 160 de la
conversación normal, pero muy por encima de otras pruebas, además
amplían el
vocabulario y reducen la tasa de errores.
Facilitar la comunicación de personas con ELA que han sufrido un
ictus
Estas interfaces son por ahora pruebas de concepto limitadas al
laboratorio,
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pero suponen un avance significativo en el propósito de facilitar la
comunicación a personas con un grado de parálisis de los músculos
que les imposibilita el habla debido, por ejemplo, a un ictus o la
esclerosis lateral amiotrófica (ELA).
"Con estos nuevos estudios, es posible imaginar un futuro en el que
podamos devolver la fluidez de la conversación a alguien con
parálisis, permitiéndole decir libremente lo que quiera con una
precisión lo bastante alta como para que se le entienda con
fiabilidad", explicó en una rueda de prensa virtual Frank Willet,
coordinador de uno de los estudios de la Universidad de Stanford (EE.UU.).
El primer BCI es responsabilidad de un equipo liderado por Edward
Chang, de la Universidad de California en San Francisco, y permitió
a una mujer, identificada como Ann y con parálisis severa por un
derrame cerebral, hablar a través de un avatar digital.
Funcionamiento del procedimiento
El sistema genera una media de 78 palabras por minuto, con un 28% de
error para un vocabulario de más de 39.000 palabras.
El equipo implantó un rectángulo fino como un papel con 253
electrodos en la superficie del cerebro de la mujer, en zonas
fundamentales para el habla, los cuales interceptan las señales
cerebrales que, de no haber sido por el ictus, habrían ido a parar a
los músculos de la lengua, la mandíbula, la laringe y la cara. Un
cable, conectado a un puerto fijado a su cabeza, conectaba los
electrodos a un banco de ordenadores.
El siguiente paso fue entrenar un modelo de aprendizaje profundo
para reconocer las señales cerebrales únicas de Ann relacionadas con
el habla mientras ella intentaba pronunciar frases completas en
silencio.
Esta inteligencia artificial no reconoce palabras, sino los 39
fonemas que componen el inglés hablado, lo que ha mejorado la
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precisión del sistema y lo ha hecho tres veces más rápido.
No solo palabras, también el lenguaje no verbal como los gestos
Pero el equipo no se limitó a descodificar las señales del habla en texto,
porque la comunicación no son solo palabras. "Nuestra voz y expresiones faciales
forman parte de nuestra identidad", recalcó Chang en el encuentro con la prensa.
Así, creó un algoritmo para sintetizar el habla, que personalizaron para que
sonara como la voz de Ann antes de la lesión, utilizando una grabación de la
mujer en su boda, como explicó Sean Metzger, de la Universidad de California. El
sistema se completa con un avatar en la pantalla del computador animado por un
software que simula los movimientos musculares de la cara al hablar y además
reproduce expresiones como felicidad, sorpresa o tristeza.
Metzger matizó que este avatar es una prueba de concepto preliminar, pero creen
que "podría ser una tecnología potente para comunicarse sin hablar activamente".
Todavía lejos de usarse en la vida cotidiana, pero son un avance
El segundo BCI presentado ha ayudado a Patt Bennet, de 68 años, a empezar a
comunicarse de nuevo. En 2012 le diagnosticaron ELA, enfermedad que le afectó en
primer lugar los músculos de la cara, lengua y faringe. Aunque su cerebro puede
formular instrucciones para generar fonemas, ella solo puede producir algún
sonido no articulado.
"Cuando uno piensa en la ELA, piensa en el impacto en brazos y piernas -escribe
Bennett en una entrevista realizada por correo electrónico-, pero en un grupo de
pacientes de ELA, comienza con dificultades en el habla. Yo soy incapaz de
hablar".
Willet, coordinador de este segundo equipo, de la Universidad de Stanford,
explicó que la mayor diferencia entre ambos dispositivos es la tecnología de
registro, en su caso a base de matrices de microelectrodos de alta resolución
que pueden registrar la actividad de neuronas individuales. En 2022, el equipo
implantó en el córtex cerebral de la paciente dos pequeños sensores que forman
parte de un BCI para traducir en palabras en una pantalla la actividad cerebral
que acompaña a los intentos de habla de Bennet.
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