Cómo funciona el collar inteligente que devuelve la voz a los pacientes tras un ACV

Las dificultades para hablar, escribir o comunicarse constituyen una de las secuelas frecuentes y angustiantes tras un accidente cerebrovascular (ACV). Estas dificultades surgen cuando la lesión cerebral afecta los centros encargados del lenguaje, en especial si el daño se produce en el hemisferio izquierdo.

Un equipo de la Universidad de Cambridge desarrolló un dispositivo portátil, cómodo y lavable denominado Revoice, diseñado para ayudar a las personas a recuperar la capacidad de comunicarse de manera natural y fluida después de un accidente cerebrovascular, sin recurrir a implantes cerebrales invasivos.

Este avance tecnológico, aún en etapa experimental, combina sensores ultrasensibles e inteligencia artificial para interpretar señales de voz y emocionales, permitiendo así que quienes sufrieron daños en el habla puedan volver a comunicarse con mayor naturalidad.

Los resultados del estudio, publicados en Nature Communications, podrían tener implicaciones tanto para la rehabilitación de personas tras un accidente cerebrovascular como para quienes presentan párkinson o enfermedad de las neuronas motoras.

Inteligencia artificial y sensores: cómo funciona el collar Revoice

El collar flexible detecta tanto el ritmo cardíaco como las vibraciones mínimas de los músculos de la garganta, y transforma esa información en palabras y oraciones completas en tiempo real.

El procesamiento de los datos se realiza por medio de dos sistemas de inteligencia artificial: uno se encarga de reconstruir palabras a partir de movimientos de la boca sin sonido, mientras que el otro evalúa el estado emocional y el contexto, como la hora del día o el clima, y amplía frases simples en expresiones más complejas y precisas.

En un pequeño ensayo con cinco pacientes con disartria, un tipo común de trastorno del habla tras un accidente cerebrovascular, el dispositivo logró una tasa de error de palabras del 4,2% y una tasa de error de oraciones de tan solo el 2,9%.

A diferencia de las tecnologías de asistencia del habla existentes, que requieren una introducción lenta letra por letra, seguimiento ocular o implantes cerebrales, el dispositivo Revoice proporciona una comunicación fluida en tiempo real, convirtiendo unas pocas palabras articuladas en oraciones completas y expresivas.

Los investigadores están planeando un estudio clínico en Cambridge para pacientes angloparlantes nativos con disartria, con el objetivo de evaluar la viabilidad del sistema y lanzarlo este año.

Un avance en comunicación y autonomía para pacientes con ACV

Aproximadamente la mitad de las personas desarrollan disartria, o disartria combinada con afasia, tras un accidente cerebrovascular.

La disartria es una afección física que causa debilidad en los músculos de la cara, la boca y las cuerdas vocales. Suele provocar incapacidad para hablar con claridad, habla arrastrada o lenta, o frases cortas e inconexas en lugar de oraciones completas.

“Cuando las personas sufren disartria después de un accidente cerebrovascular, puede ser extremadamente frustrante, ya que saben exactamente lo que quieren decir, pero les cuesta físicamente expresarlo, porque las señales entre el cerebro y la garganta se han visto alteradas por el ictus o ACV”, afirmó Luigi Occhipinti, del Departamento de Ingeniería de la Universidad Cambridge, quien dirigió la investigación.

Esa frustración puede ser profunda, no solo para los pacientes, sino también para sus cuidadores y familiares. La mayoría de los pacientes con accidente cerebrovascular y disartria trabajan con un profesional sanitario (logopeda) para recuperar su capacidad de comunicación, principalmente mediante ejercicios de repetición de palabras.

El tiempo de recuperación típico varía de unos pocos meses a un año o más. “Los pacientes generalmente pueden realizar los ejercicios repetitivos después de un poco de práctica, pero a menudo tienen dificultades con las preguntas abiertas y las conversaciones cotidianas”, señaló Occhipinti.

“Y como muchos pacientes recuperan la mayor parte o la totalidad del habla con el tiempo, no hay necesidad de implantes cerebrales invasivos, pero sí existe una gran necesidad de soluciones de habla más intuitivas y portátiles”.

Occhipinti y sus colegas desarrollaron el dispositivo Revoice como una solución de este tipo. Los sensores captan vibraciones sutiles de la garganta y decodifican estados emocionales a partir de señales de pulso, un método simplificado pero eficaz. El dispositivo utiliza un modelo de lenguaje grande y ligero integrado para predecir oraciones completas, lo que permite un bajo consumo de energía.

En colaboración con colegas en China, los investigadores realizaron un pequeño ensayo con cinco pacientes con accidente cerebrovascular y disartria y diez controles sanos.

En el estudio, los participantes usaron el dispositivo y articularon frases cortas. Asintiendo dos veces, podían convertir esas frases en oraciones completas utilizando el modelo de lenguaje.

Los próximos pasos en la investigación

Los participantes reportaron un aumento del 55% en su satisfacción, lo que demuestra que el dispositivo podría ser un avance prometedor para ayudar a los pacientes con accidente cerebrovascular a recuperar su capacidad de comunicación.

Si bien se requerirán ensayos clínicos más extensos antes de que el dispositivo esté disponible, los investigadores esperan que futuras versiones incluyan capacidades multilingües, una gama más amplia de estados emocionales y operación totalmente autónoma para el uso diario.

“Se trata de devolverles a las personas su independencia”, concluyó Occhipinti. “La comunicación es fundamental para la dignidad y la recuperación”.

La investigación fue financiada en parte por el British Council, Haleon y el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), parte de UK Research and Innovation (UKRI).