Una voz protésica decodifica lo que el cerebro intenta decir y genera (en su mayoría) un lenguaje comprensible, sin necesidad de movimientos musculares.
“En mi cabeza, revuelvo cada oración diez veces, borro una palabra, agrego un adjetivo y aprendo mi texto de memoria, párrafo por párrafo”, escribió Jean-Dominique Bauby en su memoria, “The Diving Bell and the Butterfly”. En el libro, el Sr. Bauby, periodista y editor, recordó su vida antes y después de un golpe paralizante que lo dejó prácticamente incapaz de mover un músculo; Hizo tapping en el libro letra por letra, parpadeando.
Miles de personas se refugian en redes sociales como resultado de las lesiones sufridas en accidentes cerebrovasculares o de trastornos neurodegenerativos como la esclerosis lateral amiotrófica, o A.L.S., que impiden la capacidad de hablar.
Ahora, los científicos informan que han desarrollado una voz protésica virtual, un sistema que decodifica las intenciones vocales del cerebro y las traduce en un discurso más comprensible, sin necesidad de mover un músculo, ni siquiera los de la boca. (El físico y autor Stephen Hawking usó un músculo en su mejilla para escribir caracteres de teclado, que una computadora sintetizó en un discurso).
“Es un trabajo formidable, y nos lleva a otro nivel hacia la restauración del habla” al decodificar las señales cerebrales, dijo el Dr. Anthony Ritaccio, neurólogo y neurocientífico de la Clínica Mayo en Jacksonville.
Los investigadores han desarrollado otras ayudas virtuales del habla. Aquellos que trabajan descodificando las señales cerebrales responsables de reconocer letras y palabras, las representaciones verbales del habla. Pero esos enfoques carecen de la velocidad y la fluidez del habla natural.
El nuevo sistema, descrito en la revista Nature, descifra los comandos motores del cerebro que guían el movimiento vocal durante el habla (el toque de la lengua, el estrechamiento de los labios) y genera oraciones inteligibles que se aproximan a la cadencia natural del hablante.
Los expertos dijeron que el nuevo trabajo representaba una “prueba de principio”, una vista previa de lo que podría ser un posible remplazo del habla. El sistema fue probado en personas que hablan normalmente; no se ha probado en personas con afecciones o lesiones neurológicas, como los accidentes cerebrovasculares comunes, esto podría hacer que la decodificación sea difícil o imposible.
Para el nuevo ensayo, científicos de la Universidad de California, San Francisco y la U.C. Berkeley reclutó a cinco personas que estaban en el hospital siendo evaluadas para una cirugía de epilepsia.
Muchas personas con epilepsia obtienen pocos medicamentos y optan por someterse a una cirugía cerebral. Antes de operar, los médicos primero deben ubicar el “punto caliente” en el cerebro de cada persona donde se originan las convulsiones; Esto se hace con electrodos que se colocan en el cerebro, o en su superficie, y escuchan las tormentas eléctricas indicadoras.
La localización de esta ubicación puede llevar semanas. Mientras tanto, los pacientes pasan días con los electrodos implantados en o cerca de las regiones del cerebro. Estos pacientes a menudo acceden a experimentos adicionales que se combinan con esos implantes.
Cinco de estos pacientes en la U.C.S.F. accedieron a probar el generador de voz virtual. Cada uno había sido implantado con uno o dos conjuntos de electrodos: almohadillas del tamaño de un sello, que contenían cientos de pequeños electrodos, que se colocaron en la superficie del cerebro.
A medida que cada participante recitaba cientos de oraciones, los electrodos registraban los patrones de disparo de las neuronas en la corteza motora. Los investigadores asociaron esos patrones con los movimientos sutiles de los labios, la lengua, la laringe y la mandíbula del paciente que se producen durante el habla natural. El equipo luego tradujo esos movimientos en oraciones habladas.
Se pidió a los hablantes nativos de inglés que escucharan las oraciones para probar la fluidez de las voces virtuales. Según el estudio, hasta el 70 por ciento de lo que hablaba el sistema virtual era inteligible.
“Demostramos que, al descifrar la articulación guía de la actividad cerebral, podríamos simular un habla que tiene un sonido más preciso y natural que el sintetizado basado en la extracción de representaciones sonoras del cerebro“, dijo el Dr. Edward Chang, profesor de neurocirugía en la U.C.S.F. Y autor del nuevo estudio. Sus colegas fueron Gopala K. Anumanchipalli, también de la U.C.S.F., y Josh Chartier.
Los sistemas de comunicación anteriores basados en implantes han producido aproximadamente ocho palabras por minuto. El nuevo programa genera alrededor de 150 por minuto, el ritmo del habla natural.
Los investigadores también encontraron que un sistema de voz sintetizado basado en la actividad cerebral de una persona podría ser utilizado y adaptado por otra persona, los sistemas virtuales podrían estar disponibles un día en el mercado.
El equipo planea pasar por los ensayos clínicos para probar más el sistema. El mayor desafío clínico es encontrar pacientes adecuados: los accidentes cerebrovasculares que inhabilitan el habla de una persona a menudo también dañan o eliminan las áreas del cerebro que apoyan la articulación del habla.
Aun así, el campo de la tecnología de interfaz cerebro-máquina, como se le conoce, está avanzando rápidamente, y los equipos de todo el mundo añaden mejoras que podrían adaptarse a lesiones específicas.
Chethan Pandarinath y Yahia H. Ali, ingenieros biomédicos de la Universidad de Emory y del Instituto de Tecnología de Georgia, dijeron: “podemos esperar que las personas con discapacidades del habla recuperen la capacidad de expresar libremente sus mentes y reconectarse con el mundo que los rodea “.
