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Neuroprótesis, una tecnología que transcribe pensamientos a texto: Hablar con la mente

Crean una tecnología que permite a alguien que no puede mover la boca hablar convirtiendo sus pensamientos en texto.

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Neuroprótesis, una tecnología que transcribe pensamientos a texto: Hablar con la mente

En el manganime Ghost in the Shell, las personas con aumentos corporales y/o cerebrales son capaces de comunicarse entre ellas sin hablar físicamente, sin abrir la boca ‘leer’ los pensamientos del otro para comunicarse. Pero no utilizan telepatía ni cualquier otro don sobrenatural, sino el poder de la tecnología. Lo mismo que han hecho unos investigadores de la Universidad de San Francisco, que han logrado que una persona que no podía hablar logre comunicar sus pensamientos.

La Neuroprótesis del Habla

Cada año, miles de personas pierden la capacidad de hablar a causa de un ictus, un accidente o una enfermedad. Lo que los expertos buscan es una tecnología que les permita algún día a estas personas comunicarse plenamente. Hasta ahora, los trabajos en el campo de la neuroprótesis de comunicación se han centrado en restablecer la comunicación mediante enfoques basados en la ortografía para teclear letras una a una en un texto

Un grupo de expertos ha desarrollado con éxito una tecnología denominada “Neuroprótesis del Habla”, que ha permitido a un hombre con parálisis severa comunicarse con frases, traduciendo las señales de su cerebro al tracto vocal directamente en palabras que aparecen como texto en una pantalla. El logro, desarrollado en colaboración con el primer participante de un ensayo de investigación clínica, se basa en más de una década de esfuerzos del neurocirujano de la UCSF Edward Chang, MD, para desarrollar una tecnología que permita a las personas con parálisis comunicarse aunque no puedan hablar por sí mismas.

Publicado el 15 de julio en la revista New England Journal of Medicine, el estudio se ha valido de los pacientes del Centro de Epilepsia de la UCSF, que se sometían a neurocirugía para localizar el origen de sus convulsiones mediante matrices de electrodos colocadas en la superficie de sus cerebros. Estos pacientes, todos ellos con un habla normal, se ofrecieron a que se analizaran sus grabaciones cerebrales en busca de actividad relacionada con el habla. El éxito inicial con estos pacientes voluntarios allanó el camino para el ensayo actual en personas con parálisis.

BRAVO1

El estudio, conocido por sus siglas como "BRAVO" (Brain-Computer Interface Restoration of Arm and Voice), fue ensayado en un primer paciente de 30 años que sufrió un devastador derrame cerebral hace más de 15 años, el cual dañó gravemente la conexión entre su cerebro y su tracto vocal y extremidades. Desde su lesión, tiene muy limitados los movimientos de la cabeza, el cuello y las extremidades, y se comunica utilizando un puntero unido a una gorra de béisbol para señalar letras en una pantalla.

Hasta ahora, los trabajos en el campo de la neuroprótesis de comunicación se han centrado en restablecer la comunicación mediante enfoques basados en la ortografía para teclear letras una a una en un texto. El estudio de Chang difiere de estos esfuerzos en un aspecto fundamental: su equipo traduce las señales destinadas a controlar los músculos del sistema vocal para pronunciar palabras, en lugar de las señales para mover el brazo o la mano para poder teclear. Chang afirma que este enfoque aprovecha los aspectos naturales y fluidos del habla y promete una comunicación más rápida y orgánica.

El participante, que pidió que se le llamara BRAVO1, trabajó con los investigadores para crear un vocabulario de 50 palabras que el equipo de Chang pudo reconocer a partir de la actividad cerebral mediante algoritmos informáticos avanzados. El vocabulario -que incluye palabras como "agua", "familia" y "bueno"- fue suficiente para crear cientos de frases que expresaban conceptos aplicables a la vida cotidiana de BRAVO1.

Traducir el pensamiento a texto

Para el estudio, el doctor Chang implantó quirúrgicamente una guía de electrodos de alta densidad sobre la corteza motora del habla de BRAVO1. Una vez que el participante se recuperó por completo, su equipo registró 22 horas de actividad neuronal en esta región del cerebro a lo largo de 48 sesiones y varios meses. En cada sesión, BRAVO1 intentó decir varias veces cada una de las 50 palabras del vocabulario mientras los electrodos registraban las señales cerebrales de su corteza del habla.

Los implantes que van colocados en el cerebro del paciente

Para traducir los patrones de actividad neural registrados en palabras específicas, el equipo utilizó modelos de redes neuronales personalizados, que son formas de inteligencia artificial. Cuando el participante intentaba hablar, estas redes distinguían patrones sutiles en la actividad cerebral para detectar los intentos de habla e identificar las palabras que intentaba decir.

Para probar su método, el equipo presentó primero a BRAVO1 frases cortas construidas a partir de las 50 palabras del vocabulario y le pidió que intentara decirlas varias veces. A medida que lo intentaba, las palabras se descodificaban a partir de su actividad cerebral, una por una, en una pantalla.

A continuación, el equipo pasó a preguntarle "¿Cómo estás hoy?" y "¿Quieres agua?". Como antes, el intento de discurso de BRAVO1 aparecía en la pantalla. "Estoy muy bien" y "No, no tengo sed".

18 palabras por minuto

El equipo descubrió que el sistema era capaz de decodificar palabras a partir de la actividad cerebral a un ritmo de hasta 18 palabras por minuto con una precisión de hasta el 93 por ciento (mediana del 75 por ciento). Al éxito contribuyó un modelo lingüístico que Moses aplicó y que implementó una función de "autocorrección", similar a la que utilizan los programas de reconocimiento de voz y de mensajes de texto de los consumidores.

Moses calificó los primeros resultados del ensayo como una prueba de principio, señalando sobre estos que "Estamos encantados de ver la decodificación precisa de una variedad de frases significativas. Hemos demostrado que es realmente posible facilitar la comunicación de este modo y que tiene potencial para su uso en entornos conversacionales".

De cara al futuro, Chang y Moses afirmaron que ampliarán el ensayo para incluir a más participantes afectados por parálisis graves y déficits de comunicación. El equipo está trabajando actualmente para aumentar el número de palabras del vocabulario disponible, así como para mejorar la velocidad del habla.

Ambos dijeron que, aunque el estudio se centró en un solo participante y en un vocabulario limitado, esas limitaciones no disminuyen el logro. "Se trata de un hito tecnológico importante para una persona que no puede comunicarse de forma natural. Y demuestra el potencial de este método para dar voz a personas con parálisis severa y pérdida del habla".

Una prueba más de cómo la tecnología irá mejorando nuestra calidad de vida, y dando a pacientes que hoy día no tienen más alternativas una nueva oportunidad.