A través de IA e implantes cerebrales, dos pacientes con parálisis volvieron a hablar a partir de sus pensamientos

Son dos mujeres estadounidenses que participaron en estudios experimentales por separado. Les implantaron dispositivos que “leen” el cerebro. En qué consisten y cuáles son los desafíos para el futuro

Ann, una mujer de 47 años perdió la capacidad de hablar tras sufrir un derrame cerebral hace 18 años en los Estados Unidos. Ahora recibió un implante cerebral que usa inteligencia artificial para comunicarse (EFE/Noah Berger)
Ann, una mujer de 47 años perdió la capacidad de hablar tras sufrir un derrame cerebral hace 18 años en los Estados Unidos. Ahora recibió un implante cerebral que usa inteligencia artificial para comunicarse (EFE/Noah Berger)
Guardar

Problemas de salud como el ataque cerebrovascular o la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) pueden alterar la capacidad de hablar como secuela. En los Estados Unidos, por separado, dos equipos de investigadores consiguieron colocar implantes de lectura cerebral que fueron mejorados mediante inteligencia artificial (IA).

Estos dispositivos lograron que dos personas con parálisis pudieran comunicarse con una precisión y rapidez sin precedentes. Ambos avances fueron publicados a través de dos estudios en la revista Nature.

En sus reportes, los equipos de investigación describieron las interfaces cerebro-ordenador que traducen señales neuronales en texto o palabras pronunciadas por una voz sintética.

IMPLANTE CEREBRAL / Pat Bennett ha perdido la capacidad de hablar debido a la ELA. FOTO UNIV STANFORD/Steve Fisch
Pat Bennett, de 67 años, tiene esclerosis lateral amiotrófica y accedió a una investigación con una técnica de implante cerebral con inteligencia artificial (UCSF / Steve Fisch)

Ese tipo de interfaces pueden decodificar el habla a 62 y 78 palabras por minuto, respectivamente. La conversación natural se produce a unas 160 palabras por minuto, pero las nuevas tecnologías son más rápidas que cualquier intento anterior.

“Ahora es posible imaginar un futuro en el que podamos devolver la conversación fluida a alguien con parálisis, permitiéndole decir libremente lo que quiera con una precisión lo bastante alta como para que se le entienda con fiabilidad”, afirmó Francis Willett, neurocientífico de la Universidad de Stanford, California, Estados Unidos y coautor de uno de los trabajos.

El científico Willett y sus colegas desarrollaron una interfaz para interpretar la actividad neuronal a nivel celular y traducirla a texto. La paciente fue Pat Bennett, de 67 años, quien fue diagnosticada con esclerosis lateral amiotrófica, una dolencia que provoca una pérdida progresiva del control muscular, con las consiguientes dificultades para moverse y hablar.

Frank Willett operates software that translates Pat Bennett's attempts at speech — recorded by sensors in her brain — into words on a screen.
Steve Fisch
El científico Frank Willett opera un software que traduce los intentos de habla de Pat Bennett, que son grabado por sensores en su cerebro y luego se convierten en palabras en una pantalla (UCSF/ Steve Fisch)

Los investigadores insertaron conjuntos de pequeños electrodos de silicio en partes del cerebro de Bennett que intervienen en el habla, un par de milímetros por debajo de la superficie.

Luego, entrenaron algoritmos de aprendizaje profundo para reconocer las señales únicas en el cerebro de la paciente cuando intentaba pronunciar varias frases utilizando un conjunto de vocabulario grande de 125.000 palabras y un conjunto de vocabulario pequeño de 50 palabras.

La IA decodifica palabras a partir de fonemas, las subunidades del habla que forman las palabras habladas. Para el vocabulario de 50 palabras, la interfaz funcionó 2,7 veces más rápido que una otra anterior de última generación y alcanzó una tasa de error de palabras del 9,1%.

IMPLANTE CEREBRAL Chang implantó un delgado rectángulo de electrodos en la superficie del cerebro de Ann para captar las señales enviadas a los músculos del habla cuando Ann intenta hablar. Ilustración UCSF /Ken Probst
El doctor Edward Chang, de la Universidad de San Francisco en California, implantó el delgado rectángulo de electrodos en la superficie del cerebro de Ann para captar las señales enviadas a los músculos del habla. Ilustración (UCSF /Ken Probst)

La tasa de error se elevó al 23,8% para el vocabulario de 125.000 palabras. “Aproximadamente tres de cada cuatro palabras se descifran correctamente”, declaró Willett en una conferencia de prensa.

“Para las personas que no hablan, esto significa que pueden seguir conectadas con el mundo en general, tal vez seguir trabajando, mantener amistades y relaciones familiares”, contó la paciente Bennett.

Mientras tanto, Edward Chang, neurocirujano de la Universidad de California en San Francisco, y sus colegas contaron en su estudio que trabajaron con una mujer de 47 años llamada Ann, que perdió la capacidad de hablar tras sufrir un ataque cerebrovascular hace 18 años.

Utilizaron un método distinto al del equipo de Willett. Colocaron un rectángulo delgado como un papel que contenía 253 electrodos en la superficie de la corteza cerebral. La técnica, denominada electrocorticografía (ECoG), se considera menos invasiva y puede registrar la actividad combinada de miles de neuronas al mismo tiempo.

Cerebro
El equipo de la Universidad de San Francisco en California utilizó la técnica, denominada electrocorticografía (ECoG) que puede registrar la actividad combinada de miles de neuronas al mismo tiempo (Getty Images)

El equipo entrenó algoritmos de IA para reconocer patrones en la actividad cerebral de Ann asociados a sus intentos de pronunciar 249 frases con un vocabulario de 1.024 palabras. El dispositivo produjo 78 palabras por minuto con una tasa media de errores de palabra del 25,5%.

Aunque los implantes utilizados por el equipo de Willett, que captan la actividad neuronal con mayor precisión, superaron este resultado con vocabularios más amplios, es “agradable ver que con ECoG es posible lograr una tasa baja de errores en las palabras”, resaltó Blaise Yvert, investigador en neurotecnología del Instituto de Neurociencia de Grenoble, en Francia.

Chang y su equipo también crearon algoritmos personalizados para convertir las señales cerebrales de la paciente en una voz sintética y un avatar animado que imita las expresiones faciales. Personalizaron la voz para que sonara como la de Ann antes de su lesión. La entrenaron con grabaciones del video de su boda.

“El simple hecho de oír una voz parecida a la tuya es emocionante”, dijo Ann a los investigadores en una sesión posterior al estudio. “¡Cuando tuve la capacidad de hablar por mí misma fue enorme!”, agregó.

IMPLANTE CEREBRAL electrodos se colocaron sobre áreas del cerebro que el equipo había descubierto previamente que eran críticas para el habla . Foto UCSF /Todd Dubnicoff
La nueva tecnología permitió a las pacientes recuperar parte de su identidad relacionada con la voz (UCSF /Todd Dubnicoff)

“La voz es una parte realmente importante de nuestra identidad. No sólo tiene que ver con la comunicación, sino también con quiénes somos”, comentó Chang.

Pese a las ventajas que las pacientes han encontrado, se necesitan muchas mejoras antes de que los implantes cerebrales puedan estar disponibles para uso clínico. “Lo ideal sería que la conexión fuera inalámbrica”, explicó Ann a los investigadores. Una interfaz adecuada para el uso cotidiano tendría que ser un sistema totalmente implantable, sin conectores ni cables visibles, añadió Yvert.

Ambos equipos esperan seguir aumentando la velocidad y precisión de sus dispositivos con algoritmos de descodificación más robustos.

Según Herff, los participantes en ambos estudios siguen siendo capaces de activar los músculos faciales cuando piensan en hablar y sus regiones cerebrales relacionadas con el habla están intactas. Aunque reconoció que eso no ocurre en todos los pacientes.

“Lo vemos como una prueba de concepto y como una motivación para que los industriales de este sector lo conviertan en un producto que alguien pueda utilizar”, explicó Willett.

ELA, Esclerosis Lateral Amiotrófica, enfermedades neurodegenerativas, enfermedad neuronal
Aún se necesitan ensayos clínicos para evaluar a más pacientes con los implantes cerebrales (Getty Images)

Los dispositivos aún deben evaluarse en ensayos clínicos con muchas más personas para demostrar su fiabilidad. “Por muy elegantes y sofisticados que sean estos datos desde el punto de vista técnico, tenemos que entenderlos en su contexto, de forma muy mesurada”, afirma Judy Illes, investigadora en neuroética de la Universidad de Columbia Británica en Vancouver, Canadá.

“Tenemos que tener cuidado con la generalizabilidad excesivamente prometedora a grandes poblaciones”, añadió. Más optimista, Christian Herff, neurocientífico computacional de la Universidad de Maastricht, en los Países Bajos, opinó que los implantes cerebrales “podrían ser productos en un futuro muy próximo”.

Seguir leyendo:

Últimas Noticias

Por qué las peleas entre anguilas permitieron que un virus se propague, pese a no sobrevivir en el agua

El hallazgo resuelve una contradicción que desconcertaba a los científicos y abre una nueva mirada sobre los riesgos sanitarios que enfrenta una especie ya amenazada por la contaminación, la sobrepesca y el cambio climático

Por qué las peleas entre anguilas permitieron que un virus se propague, pese a no sobrevivir en el agua

Los agujeros negros pueden ser desplazados de sus galaxias después de colisionar, afirma un estudio

Investigadores de la Universidad Eötvös Loránd hallaron una señal en la luz de cerca de 100.000 cuásares compatible con objetos en movimiento tras una fusión. El hallazgo abre una vía para estimar con qué frecuencia ocurren estos choques cósmicos

Los agujeros negros pueden ser desplazados de sus galaxias después de colisionar, afirma un estudio

¿Hormigas que desafían a la biología? Una investigación muestra que las antenas no obedecen al tamaño del cuerpo

Un equipo de la Universidad de Ottawa analizó 565 especies y comprobó que obreras y soldados presentan apéndices sensoriales de dimensiones idénticas pese a diferir radicalmente en constitución física. El hallazgo contradice el principio de alometría.

¿Hormigas que desafían a la biología? Una investigación muestra que las antenas no obedecen al tamaño del cuerpo

Congelado en ámbar: el instinto de los lagartos de desprenderse de la cola tiene 99 millones de años

Un equipo de la Universidad de Tel Aviv halló la primera prueba directa en tejidos blandos de autotomía caudal voluntaria en la historia de los vertebrados fósiles

Congelado en ámbar: el instinto de los lagartos de desprenderse de la cola tiene 99 millones de años

La Tierra tiene una nueva miniluna, pero no será por mucho tiempo: los motivos

El objeto, de apenas unos dos metros de diámetro, quedó bajo la influencia gravitatoria terrestre desde abril y seguirá ese recorrido temporal hasta diciembre antes de retomar su órbita solar en 2027

La Tierra tiene una nueva miniluna, pero no será por mucho tiempo: los motivos
MÁS NOTICIAS