Por primera vez, un implante cerebral entrenado con IA permitió a un paciente sin habla comunicarse en inglés y español

La inteligencia artificial (IA) cada día brinda nuevos usos, como en este caso, en el que contribuye a la medicina y la neurociencia, al ayudar a un paciente que perdió el habla a causa de un accidente cerebrovascular (ACV) en el 2000, a comunicarse en dos idiomas.

Científicos de la Universidad de California, en San Francisco, Estados Unidos, crearon un implante cerebral que permitió que un hombre bilingüe con parálisis pueda expresarse por primera vez en dos idiomas, español e inglés, de acuerdo a su preferencia.

Esta innovación abre nuevos caminos para entender el procesamiento del lenguaje en el cerebro humano y marca un gran avance en el campo de las neuroprótesis para la restauración del habla.

Casi una docena de científicos del Centro de Ingeniería Neural y Prótesis de la universidad han trabajado durante varios años para diseñar un sistema de decodificación que pudiera convertir la actividad cerebral del hombre en oraciones en ambos idiomas y mostrarlas en una pantalla.

Un artículo publicado en Nature Biomedical Engineering que describe la investigación identifica al hombre como Pancho, un nombre ficticio para preservar su identidad. El hombre puede gemir y gruñir pero no puede articular palabras claras. Es un hablante nativo de español que aprendió inglés cuando ya era adulto.

Bajo el liderazgo del doctor Edward Chang, un neurocirujano que se desempeña como codirector del Centro de Prótesis e Ingeniería Neural de Universidad de California en San Francisco (UCSF), Pancho recibió un implante neuronal en febrero de 2019, lo que permitió a los científicos comenzar a rastrear su actividad cerebral.

Utilizando un método de inteligencia artificial conocido como red neuronal, los investigadores pudieron entrenar el implante de Pancho para decodificar palabras basándose en la actividad cerebral producida cuando intentaba articularlas.

Este método de entrenamiento de IA básicamente permite que el implante cerebral, conocido científicamente como dispositivo de interfaz cerebro-computadora, procese datos de una manera algo similar al cerebro humano.

Para 2021, la tecnología había ayudado significativamente a restaurar la capacidad de Pancho para comunicarse, pero solo en inglés.

“La decodificación del habla se ha demostrado principalmente para monolingües, pero la mitad del mundo es bilingüe y cada idioma contribuye a la personalidad y la visión del mundo de una persona”, dijo el grupo de investigación de Chang en su cuenta de X. “Es necesario desarrollar decodificadores que permitan a los bilingües comunicarse con ambos idiomas”.

Así, la investigación de 2021 sirvió de base para desarrollar el sistema de decodificación que luego hizo que el implante cerebral de Pancho fuera bilingüe en español e inglés.

Comunicarse en el idioma deseado

Después de descubrir que el cerebro de Pancho tenía “actividad cortical” en ambos idiomas años después de quedar paralizado, los científicos se dieron cuenta de que podían aprovechar eso para entrenar un implante cerebral bilingüe sin la necesidad de entrenar sistemas de decodificación específicos del idioma por separado.

“Aprovechamos este hallazgo para demostrar la transferencia de aprendizaje entre idiomas. Los datos recopilados en un primer idioma podrían acelerar significativamente el entrenamiento de un decodificador en el segundo idioma”, dijo el grupo de investigación de Chang en X , porque se basa en la actividad cerebral producida por los movimientos previstos del tracto vocal del participante, independientemente del idioma. Esto nos permitió entrenar un modelo que se generalizó en un conjunto compartido de sílabas en inglés y español”.

En 2022, los científicos intentaron demostrarlo. Nuevamente utilizaron la red neuronal artificial para entrenar el implante cerebral de Pancho en la distinta actividad neuronal producida por su habla bilingüe.

Según sus hallazgos, Pancho pudo utilizar el sistema de decodificación bilingüe que alimenta su implante cerebral, participar en ambas conversaciones y cambiar de idioma como quisiese.

En última instancia, el estudio muestra “la viabilidad de una neuroprótesis del habla bilingüe”, o implante cerebral bilingüe, y ofrece una idea de cómo este tipo de tecnología tiene el “potencial de restaurar una comunicación más natural” entre hablantes bilingües con parálisis, según el informe.

Uno de los hallazgos inesperados del estudio es la visualización del cerebro bilingüe.

Hasta ahora, se creía que hablar dos idiomas diferentes implicaba que el cerebro trabajaba en áreas distintas. Sin embargo, las señales recibidas por el sistema de traducción de la Universidad de California indican que gran parte de la actividad en español o en inglés proviene de la misma área. Para continuar explorando la complejidad del cerebro, el sistema de traducción debe replicarse con hablantes de otros idiomas en contextos diferentes, como aquellos basados en ideogramas que se leen de derecha a izquierda, entre los que destacan el japonés o el mandarín.

Kenji Kansaku, neurofisiólogo de la Universidad Médica Dokkyo en Mibu, Japón, que no participó en el estudio, dijo en Nature que además de agregar participantes, el próximo paso será estudiar idiomas “con propiedades articulatorias muy diferentes” al inglés, como el inglés. mandarín o japonés.

Neurochips, la nueva interfaz cerebro-computadora

Las interfaces cerebro-computadora están emergiendo como una tendencia disruptiva en las innovaciones médicas. Noland Arbaugh, un hombre cuadripléjico, se ha convertido en la primera persona en utilizar un implante cerebral desarrollado por Neuralink, la empresa de Elon Musk.

Como contó Infobae, el hombre de 29 años paralizado de los hombros hacia abajo por un accidente de buceo, puede ahora operar su computadora con la mente gracias al dispositivo implantado de Neuralink. Este chip permite mover el cursor en la pantalla usando solo pensamientos, facilitando jugar al ajedrez en línea y controlar música. Durante una transmisión en vivo en la red social X, Arbaugh mostró su capacidad recién adquirida y expresó su asombro y entusiasmo por la tecnología.

Arbaugh es el primer ser humano en recibir este implante cerebral, que convierte las señales eléctricas del cerebro en información computable. El dispositivo, llamado N1, tiene 8 milímetros de diámetro y está compuesto por 64 cables ultrafinos con 1.000 electrodos, que registran la actividad neuronal y la intención de movimiento.

Arbaugh se inscribió en el ensayo de Neuralink buscando ser parte de un avance tecnológico que él cree cambiará el mundo. A pesar de los desafíos, el implante ha transformado su vida, permitiéndole interactuar con el mundo digital de una manera que antes de su accidente parecía imposible. Ahora puede jugar videojuegos sin ayuda y disfrutar de una nueva independencia.

Justamente esta semana, Arbaugh reapareció en un video para mostrar que sigue usando el dispositivo en sus actividades cotidianas.