Una dona amb paràlisi cerebral i una altra amb ELA recuperen la parla gràcies a uns implants cerebrals

Una dona amb paràlisi cerebral i una altra amb esclerosi lateral amiotròfica (ELA)han recuperat la capacitat de comunicar-se verbalmentgràcies a uns implants que tradueixen l'activitat cerebral en paraules. Això s'ha dut a terme gràcies a unes interfícies cervell-ordenador (BCI)que complementen aquestes traduccions amb un avatar digital. També sintetitzen la veu, similar a la que tenia l'usuari, i algunes expressions facials.

Els nous dispositiusgeneren text a una mitjana de 78 i 62 paraulesper minut, respectivament, encara lluny de les 160 de la conversa normal, però molt per sobre d'altres proves. A més amplien el vocabulari i redueixen la taxa d'errors, assegura la revista Nature.

Aquestes interfícies són ara com ara proves de concepte limitades al laboratori. Suposenun avanç significatiuen el propòsit de facilitar la comunicació a persones amb un grau de paràlisi dels músculs que els impossibilita la parla degut, per exemple, a unictuso a l'ELA.

«Una precisió bastant alta»

«Amb aquests nous estudis, és possible imaginar un futur en el qual puguem retornar la fluïdesa de la conversa a algú amb paràlisi. Això li permetràdir lliurement el que vulguiamb una precisió prou alta com perquè se li entengui amb fiabilitat», va dir en una roda de premsa virtual FrankWillet, coordinador d'un dels estudis de la Universitat d'Stanford (els EUA).

El primerBCIés responsabilitat d'un equip liderat per EdwardChang, de la Universitat de Califòrniaa San Francisco. Ha permès a una dona, identificada com Ann i ambparàlisi severaper un vessament cerebral, parlar a través d'un avatar digital.

L'equip va implantar un fi rectangle amb 253 elèctrodes en la superfície del cervell de la dona, en zones fonamentals per a la parla. Aquestesintercepten els senyalscerebrals que, de no haver estat per l'ictus, haurien anat a parar als músculs de la llengua, la mandíbula, la laringe i la cara. Així, un cable connectat a un port fixat al seu cap, connectava els elèctrodes a un banc d'ordinadors.

Un model d'aprenentatge

El següent pas va ser entrenar unmodel d'aprenentatgeprofund per a reconèixer els senyals cerebrals únics d'Ann relacionades amb la parla. Mentrestant, ella intentava pronunciar frases completes en silenci. A través d'aquesta intel·ligència artificialno es reconeixen paraules,sinó els 39 fonemes que componen l'anglès parlat, la qual cosa va millorar la precisió del sistema i el va fer tres vegades més ràpid.

No obstant això, l'equip no es va limitar a descodificar els senyals de la parla en text, perquè la comunicacióno són només paraules. «La nostra veu i expressions facials formen part de la nostra identitat», va recalcarChangen la trobada amb la premsa. Així, van crear un algoritme per asintetitzar la parla, que van personalitzar perquè sonés com la veu d'Ann abans de la lesió. Per a això van utilitzar un enregistrament de la dona en les seves noces, va explicar SiguinMetzger, de la Universitat de Califòrnia.

El sistema es completa amb un avatar en la pantalla de l'ordinador animat per un programari que simula els moviments musculars de la cara en parlar i a més reprodueix expressions com felicitat, sorpresa o tristesa.Metzgerva precisar que aquesta és una prova de concepte preliminar, però creuen que «podria ser una tecnologia potentper a comunicar-se sense parlar activament».

Descodificació d'informació

El segonBCIpresentat ha ajudat aPattBennet, de 68 anys, a començar a comunicar-se de nou. L'any 2012 li van diagnosticar ELA, malaltia que el va afectar en primer lloc els músculs de la cara, llengua i faringe. Encara que el seu cervell pot formular instruccions per a generar fonemes, ella només pot produir algunso no articulat.

Willet, coordinador d'aquest segon equip, de la Universitat d'Stanford, va explicar que la major diferència entre tots dos dispositius és latecnologia de registre, si escau a base de matrius de microelèctrodes d'alta resolució que poden registrar l'activitat de neurones individuals.

L'any 2022, l'equip va implantar al còrtex cerebral de la pacient dospetits sensorsque formen part d'unBCIper a traduir en paraules en una pantalla l'activitat cerebral que acompanya als intents de parla de Bennet. Un algorisme d'intel·ligència artificial rep idescodifica la informacióelectrònica procedent del cervell. Acaba aprenent a distingir l'activitat cerebral associada als seus intents de formular cadascun dels 39 fonemes.

Després de 25 sessions de quatre hores per a entrenar el programari, els intents deBennettde parlar es van convertir en paraules en la pantalla d'un ordinador a una velocitat de 62 paraules per minut, amb una taxa d'error del 23,8% per a unvocabulari de 125.000 paraules.

Aquests dispositius encara estanlluny de poder usar-seen la vida quotidiana, però són un gran avanç cap a aquest objectiu, van coincidir els dos equips.Amb aquests treballs «hem travessat el llindar del rendiment i estem entusiasmats per creuar el de la usabilitat. Ja no és una qüestió de si és possible», va dirChang.

Tots dos científics van destacar la labor dels participants en aquests assajos experimentals que, com a tal, es realitzen per un temps limitat. Són «realment un grup especial de persones», que -va destacarWillet-«no esperen cap beneficid'aquest assaig i només estan interessats en ajudar a impulsar la tecnologia».