Desenvolupen un sensor cerebral que permet a tetraplègics 'escriure a mà'

Científics als Estats Units han aconseguit, per primera vegada, descodificar els senyals neuronals associades a l'escriptura, la qual cosa ha permès a un individu amb paràlisi múltiple usar la seva ment per a reproduir en una pantalla d'ordenador lletres i frases traçades a mà.

La recerca, liderada per la Universitat d'Standford, combina programari d'intel·ligència artificial amb un dispositiu interfície cervell-computador (BCI, les seves sigles en anglès), un mètode ja utilitzat per aquest mateix equip en 2017, quan persones tetraplègiques van arribar a moure un cursor i fer «clics» en un ordinador en registrar les ordres del cervell.

Amb aquest sistema, els participants relacionaven ordres mentals amb moviments del braç per a moure el cursor en una pantalla i reproduir fins a 40 caràcters per minut, el rècord de velocitat fixat llavors per a escriptura amb un BCI.

No obstant això, ningú, fins ara, havia posat el focus sobre l'escriptura a mà per a explorar la possibilitat de portar al «paper» els senyals neuronals evocats pel cervell, explica en un comunicat Frank Millet, el principal autor d'aquest estudi, que publica aquest dimecres la revista 'Nature'.

El seu equip va treballar amb un individu de 65 anys tetraplègic, denominat T5, al qual van implantar dos petits sensors, «de la mida d'una aspirina per a bebès», a la zona del cervell que controla els braços i les mans, permetent-li, per exemple, moure un cursor en una pantalla amb ordres mentals llançades a la seva pròpia extremitat.

Així mateix, a través dels senyals que els sensors captaven de neurones individuals quan el subjecte pensava que escrivia sobre un bloc i amb un llapis -tots dos imaginaris-, un algorisme d'aprenentatge automàtic era capaç de reconèixer els patrons que generava el seu cervell amb cada lletra.

D'aquesta manera, T5 va aconseguir copiar frases i contestar preguntes a un ritme de 90 caràcters per minut, una velocitat similar a la que una persona de la seva edat escriu amb un telèfon mòbil.

Aquest dispositiu BCI de «cervell a text» és tan ràpid perquè cada lletra genera un patró d'activitat altament recognoscible, la qual cosa li permet a l'algorisme distingir fàcilment una lletra d'una altra, destaca.

Durant els múltiples assajos, els investigadors van presentar a T5 conjunts de frases i li van demanar que efectués un esforç mental per a «traçar a mà» i sense usar majúscules composicions com «el vaig interrompre, incapaç de guardar silenci» o «en trenta segons l'exèrcit havia aterrat».

Aquests exercicis, repetits en el temps, milloren la capacitat dels algorismes per a diferenciar els patrons d'activació neuronal que tipifiquen diferents caràcters, fins a aconseguir que la interpretació d'una lletra «imaginada» per T5 aparegués en la pantalla al cap de mig segon, aproximadament.

En altres sessions posteriors, van demanar al subjecte que copiés frases desconegudes per als algorismes i va ser capaç de generar 90 caràcters, unes 18 paraules, per minut.

Més endavant, T5 va haver de donar respostes a preguntes obertes, les quals, recorden els autors, obliguen a parar-se a pensar, i va aconseguir generar 73,8 caràcters, gairebé 15 paraules, per minut, superant amb escreix l'anterior rècord de composició lliure fixat en l'estudi de 2017.

Els autors també destaquen que la taxa d'error en copiar frases es va situar en una errada per cada 18 o 19 caràcters intentats, mentre que per a la composició lliure va ser d'entorn d'un per cada 11 o 12 caràcters.

No obstant això, quan els experts van recórrer a una funció d'autocorrecció, similar a la que ofereixen els telèfons mòbils, aquestes taxes d'error van caure a l'1 i al 2%, respectivament, uns paràmetres bastant baixos si es comparessin amb els d'uns altres BCIs, assenyala Krishna Shenoy, co-autor de l'estudi.

«Mentre que l'escriptura a mà pot generar unes 20 paraules per minut, tendim a parlar amb unes 125 paraules per minut, i aquesta és una altra qüestió interessant que complementa l'escriptura. Si ho combinem, aquests sistemes podrien oferir fins i tot més alternatives perquè els pacients es comuniquin eficaçment», afegeix Shenoy.