Los científicos pueden leer el cerebro de un pájaro y predecir su próxima canción

Max Litvinov

Este año, los empresarios de Silicon Valley se propusieron un objetivo nuevo y audaz: crear un dispositivo de lectura del cerebro que permitiera a las personas enviar mensajes de texto con sus pensamientos sin esfuerzo.

En abril, Elon Musk anunció una nueva y secreta empresa de interfaces cerebrales llamada Neuralink. Días más tarde, el director general de Facebook, Mark Zuckerberg, declaró que las interfaces cerebrales directas [van], eventualmente, le permitirán comunicarse solo con su mente. La compañía dice que tiene 60 ingenieros trabajando en el problema.

Es una búsqueda ambiciosa, y hay razones para pensar que no sucederá pronto. Pero para al menos un pájaro pequeño de pico anaranjado, el pinzón cebra, el sueño se acercó mucho más a la realidad.

Eso es gracias al ingenioso trabajo de Timothy Gentner y sus estudiantes de la Universidad de California, San Diego, quienes construyeron una interfaz de cerebro a tweet que descubre la canción que un pinzón va a cantar una fracción de segundo antes de que lo haga. .

Decodificamos cantos de pájaros sintéticos realistas directamente de la actividad neuronal, anunciaron los científicos en un nuevo informe publicado en el sitio web. bioRxiv . El equipo, que incluye al experto argentino en cantos de pájaros Ezequiel Arneodo, llama al sistema el primer prototipo de un decodificador de señales de comunicación naturales y complejas de la actividad neuronal. Un enfoque similar podría impulsar los avances hacia una interfaz humana de pensamiento a texto, dicen los investigadores.

Los científicos dicen que pueden predecir el canto de un pinzón directamente a partir de su actividad cerebral.

El cerebro de un pájaro cantor no es demasiado grande. Pero sus vocalizaciones son similares al habla humana en formas que hacen de estas aves las favoritas de los científicos que estudian la memoria y la cognición. Sus canciones son complejas. Y, como el lenguaje humano, se aprenden. El pinzón cebra aprende su canto de un pájaro mayor.

Makoto Fukushima, miembro de los Institutos Nacionales de Salud que ha utilizado interfaces cerebrales para estudiar los gruñidos y arrullos más simples de los monos, dice que la variedad más rica del canto de los pájaros es la razón por la cual los nuevos resultados tienen implicaciones importantes para su aplicación en el habla humana.

Las interfaces cerebrales actuales probadas en humanos en su mayoría rastrean señales neuronales que reflejan los movimientos imaginarios del brazo de una persona, que pueden ser cooptados para mover un robot o dirigir un cursor para picotear letras muy lentamente. Así que la idea de un casco o un implante cerebral que pueda captar sin esfuerzo lo que estás tratando de decir está bastante lejos de realizarse.

Pero no es estrictamente imposible, como muestra el nuevo estudio. El equipo de la UCSD usó electrodos de silicio en pájaros despiertos para medir el parloteo eléctrico de las neuronas en una parte del cerebro llamada núcleo sensorio-motor, donde se originan los comandos que dan forma a la producción del canto aprendido.

El experimento empleó software de red neuronal, un tipo de aprendizaje automático. Los investigadores introdujeron en el programa tanto el patrón de disparo neuronal como la canción real que resultó, con sus paradas y arranques y frecuencias cambiantes. La idea era entrenar su software para hacer coincidir uno con el otro, en lo que denominaron mapeos de espectro neuronal a canción.

La principal innovación del equipo fue simplificar la traducción de cerebro a tweet mediante la incorporación de un modelo físico de cómo hacen ruido los pinzones. Las aves no tienen cuerdas vocales como las personas; en cambio, lanzan aire sobre una superficie vibrante en su garganta, llamada siringe. Piensa en cómo puedes hacer un gemido agudo juntando dos hojas de papel y soplando en el borde.

El resultado final, dicen los autores: decodificamos cantos de pájaros sintéticos realistas directamente de la actividad neuronal. En su informe, el equipo dice que puede predecir qué cantará el pájaro unos 30 milisegundos antes de que lo haga.

Puede escuchar los resultados usted mismo en el audio a continuación. Tenga en cuenta que el pinzón cebra no es un ruiseñor. Su canto es más como un graznido entrecortado.

El canto de un pinzón cebra cautivo.

La misma canción, como se predijo a partir de grabaciones neuronales dentro del cerebro del pinzón.

Los pájaros cantores ya son un importante modelo de investigación. En Neuralink de Elon Musk, los científicos de aves estuvieron entre las primeras contrataciones clave. Y el truco de UCSD de enfocarse en detectar los movimientos musculares detrás del habla también puede ser un desarrollo clave.

Facebook ha dicho que espera que las personas puedan escribir directamente desde su cerebro a 100 palabras por minuto, enviando mensajes de texto en privado cuando lo deseen. Un dispositivo capaz de leer los comandos que tu cerebro envía a los músculos mientras estás haciendo declaraciones subvocales (habla silenciosa) es probablemente mucho más realista que uno que lee los pensamientos.

Gentner y su equipo esperan que sus pinzones ayuden a hacerlo posible. Hemos demostrado una [interfaz cerebro-máquina] para una señal de comunicación compleja, utilizando un modelo animal para el habla humana, escriben. Agregan que nuestro enfoque también proporciona un valioso campo de pruebas para los dispositivos biomédicos de prótesis del habla.

En otras palabras, estamos un poco más cerca de enviar mensajes de texto desde nuestro cerebro.

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