Una nueva neuroprótesis permite a personas con parálisis volver a hablar "pensando" las palabras

Investigadores de la Universidad de California en San Francisco, desarrollaron una "neuroprótesis del habla" con la que permitieron que un hombre con parálisis pudiera comunicarse de nuevo.

Esta tecnología que transmite señales cerebrales en palabras y se muestra en un monitor frente al usuario, es de acuerdo al autor principal del estudio, el profesor Edward Chang, la primera demostración exitosa de decodificación directa de palabras completas a partir de la actividad cerebral de alguien que no puede hablar.

Hasta ahora los estudios para restaurar la comunicación, se habían centrado en mostrar las letras una por una, ya sea con alguna interfaz en pantalla o con algún tipo de control; pero este estudio, se enfoca en traducir las señales del cerebro destinadas a controlar los músculos del sistema vocal.

Esta nueva aproximación permite aprovechar los aspectos naturales y fluidos del habla para tener una comunicación más rápida y orgánica, dejando de lado el armar palabras una letra a la vez, para centrarse en la palabra completa a partir de los movimientos de los músculos.

Analizando las señales cerebrales

Para empezar, Chang y sus colegas del Instituto Weill de Neurociencias de la UCSF, mapearon los patrones de actividad cerebral de pacientes del Centro de Epilepsia de UCSF, quienes se ofrecieron voluntarios para que analizaran sus cerebros en la búsqueda de actividad relacionada con el habla.

Después con el apoyo del ingeniero David Moses, tradujeron sus hallazgos y desarrollaron un método para decodificar en tiempo real estos patrones y que cada uno se asociara a una palabra con la mayor precisión posible. Sin embargo, este trabajo no garantizaba que la tecnología funcionara en personas que tuvieran el tracto vocal paralizado (los estudios se hicieron en personas con habla normal), pues no se sabía si las señales que controlaban el tracto seguirían intactas en alguien que no había podido mover esos músculos durante años.

Generando el vocabulario

Para probar si su trabajo hasta el momento funcionaría, iniciaron un estudio llamado BRAVO (Restauración de la interfaz cerebro-computadora del brazo y la voz) con un primer participante de aproximadamente 30 años, quien había sufrido de un derrame cerebral más de 15 años antes y quien tenía dañada la conexión a su cerebro y el tracto vocal, así como algunas extremidades. Esta persona, se comunicaba usando un puntero montado en una gorra de beisbol, con la que presionaba letras que estaban en una pantalla.

El participante, trabajó con los investigadores para generar un vocabulario de 50 palabras, en el que se incluían términos como: "agua", "familia", "bueno" y después, se le implantó una serie de electrodos en el cerebro, en la zona encargada de articular las palabras. Tras recuperarse, se registró su actividad neuronal durante varios meses, mientras intentaba pronunciar cada una de las 50 palabras, y las señales generadas por su cabeza eran registradas también.

Del intento de hablar al texto

Para asignar a cada uno de los patrones cerebrales una palabra específica, tuvieron que utilizar redes neuronales, y cuando el participante quería hablar, el sistema distinguía de cual se trataba y la identificaba. Una vez logrado, se le presentaron oraciones cortas a partir de las 50 palabras generadas y se le pidió que las fuera repitiendo varias veces para que se ajustaran a su actividad cerebral.

Tras este proceso empezaron a preguntarle algunas oraciones simples: "¿Cómo estás hoy?" y "¿Quieres un poco de agua?" y el sujeto era capaz de responder con un: "Estoy muy bien" y "No, no tengo sed". En estos primeros resultados, descubrieron que podían decodificar hasta 18 palabras por minuto con una precisión de hasta 93%, aunque el promedio fue del 75, e implementaron un sistema de autocorrección similar al que funciona en teclados.

Para un futuro, Chang y Moses señalaron que esperan ampliar el ensayo para más participantes afectados por parálisis severa y déficit de comunicación. También están centrando sus esfuerzos en aumentar la cantidad de palabras disponibles y mejorar la velocidad con la que el sistema funciona. Añadieron que aunque se enfocaron en un solo paciente, este estudio ya permite demostrar el potencial del enfoque para dar voz a personas con parálisis severa y perdida del habla.