Un sintetizador de voz directo al cerebro

¿Podría una persona paralizada e incapaz de hablar, como el físico Stephen Hawking, utilizar un implante cerebral para mantener una conversación?

Grabadora de la mente: Una hoja de electrodos capta la actividad eléctrica de la superficie del cerebro.

Ese es el objetivo de un esfuerzo de investigación en expansión en las universidades de EE. UU., Que durante los últimos cinco años ha demostrado que los dispositivos de grabación colocados debajo del cráneo pueden capturar la actividad cerebral asociada con el habla.

Si bien los resultados son preliminares, Edward Chang, neurocirujano de la Universidad de California en San Francisco, dice que está trabajando para construir una interfaz inalámbrica cerebro-máquina que podría traducir las señales cerebrales directamente en un habla audible utilizando un sintetizador de voz.

El esfuerzo por crear una prótesis del habla se basa en el éxito de experimentos en los que voluntarios paralizados han usado implantes cerebrales para manipular miembros robóticos usando sus pensamientos (ver El Experimento del Pensamiento). Esa tecnología funciona porque los científicos pueden interpretar de manera aproximada la activación de las neuronas dentro de la corteza motora del cerebro y asignarla a los movimientos de brazos o piernas.

El equipo de Chang ahora está tratando de hacer lo mismo con el habla. Es una tarea más complicada, en parte porque el lenguaje complejo es exclusivo de los humanos y la tecnología no se puede probar fácilmente en animales.

En UCSF, Chang ha estado llevando a cabo experimentos de habla en relación con cirugías cerebrales que realiza en pacientes con epilepsia. Una hoja de electrodos colocada debajo del cráneo de los pacientes registra la actividad eléctrica de la superficie del cerebro. Los pacientes usan el dispositivo, conocido como matriz de electrocorticografía, durante varios días para que los médicos puedan localizar la fuente exacta de las convulsiones.

Chang ha aprovechado la oportunidad de estudiar la actividad cerebral mientras estos pacientes hablan o escuchan el habla. en un papel en Naturaleza el año pasado, él y sus colegas describieron cómo usaron la matriz de electrodos para mapear patrones de actividad eléctrica en un área del cerebro llamada corteza motora sensorial ventral cuando los sujetos pronunciaban sonidos como bah, dee y goo.

Hay varias regiones del cerebro involucradas en la vocalización, pero creemos que [esta] es importante para el control voluntario y aprendido del habla, dice Chang.

La idea es registrar la actividad eléctrica en la corteza motora que provoca los movimientos de los labios, la lengua y las cuerdas vocales relacionados con el habla. Al analizar matemáticamente estos patrones, dice Chang, su equipo demostró que se pueden detectar muchas características fonéticas clave.

Una de las consecuencias más aterradoras de enfermedades como la ELA es que, a medida que se propaga la parálisis, las personas pierden no solo la capacidad de moverse, sino también la facultad del habla. Algunos pacientes con ELA utilizan dispositivos que utilizan el movimiento residual para comunicarse. En el caso de Hawking, usa un software que le permite deletrear palabras muy lentamente moviendo su mejilla . Otros pacientes usan rastreadores oculares para operar un mouse de computadora.

La idea de usar una interfaz cerebro-máquina para lograr un habla casi conversacional ha sido propuesta anteriormente, sobre todo por Señales neuronales , una empresa que desde la década de 1980 ha estado probando tecnología que utiliza un solo electrodo para registrar directamente desde el interior del cerebro de personas con síndrome de enclaustramiento. En 2009, la empresa describió los esfuerzos para decodificar el habla de un Hombre paralítico de 25 años que no puede moverse ni hablar en absoluto (ver Prótesis para hablar).

Otro estudio , publicado este año por Marc Slutzky en la Universidad de Northwestern, intentó decodificar las señales de la corteza motora mientras los pacientes leían en voz alta palabras que contenían los 39 fonemas en inglés (sonidos de consonantes y vocales que componen el habla). El equipo identificó fonemas con una precisión promedio del 36 por ciento. El estudio utilizó los mismos tipos de electrodos de superficie que utilizó Chang.

Slutzky dice que si bien esa precisión puede parecer baja, se logró con una muestra relativamente pequeña de palabras pronunciadas en un período de tiempo limitado. Esperamos lograr una decodificación mucho mejor en el futuro, dice. El software de reconocimiento de voz también podría ayudar a adivinar qué palabras intenta decir la gente, dicen los científicos.

esconder