Un notable avance en las interfaces cerebro-ordenador podría permitir que personas completamente paralizadas se comuniquen.
(Comunicado de la portavoz de la Universidad de Tel Aviv)
Un avance científico de investigadores de la Universidad Tel Aviv y del Centro Médico Sourasky de Tel Aviv (Hospital Ichilov) ha demostrado el potencial de que una persona muda hable utilizando sólo el poder del pensamiento. En un experimento, un participante mudo imaginó estar diciendo una de dos sílabas. Profundos electrodos implantados en su cerebro transmitieron las señales eléctricas a una computadora, que a continuación vocalizó las sílabas.
El estudio fue dirigido por el Dr. Ariel Tankus, de la Escuela de Ciencias Médicas y de la Salud de la Universidad de Tel Aviv y el Centro Médico Sourasky de Tel Aviv (Hospital Ichilov), junto con el Dr. Ido Strauss, de la Escuela de Ciencias Médicas y de la Salud de la Universidad de Tel Aviv y director de la Unidad de Neurocirugía Funcional del Hospital Ichilov. Los resultados de este innovador estudio fueron publicados en la prestigiosa revista Neurosurgery, la publicación oficial del Congreso de Cirujanos Neurológicos. Estos logros brindan la esperanza de posibilitar a personas completamente paralizadas, debido a condiciones como ELA, un accidente cerebrovascular o una lesion cerebral, recuperar la capacidad de hablar voluntariamente.
“El paciente del estudio es un paciente epiléptico que estaba hospitalizado con el fin de ser sometido a una resección del foco epiléptico en su cerebro”, explica el Dr. Tankus. “Con el fin de hacerlo, por cierto, se debe localizar el punto focal, que es la fuente del “cortocircuito” que envía ondas eléctricas potentes a través del cerebro. Esta situación afecta a un conjunto pequeño de pacientes epilépticos que no responden bien a la medicación y requieren una intervención neuroquirúrgica, y a un conjunto aún más pequeño de pacientes epilépticos, cuyo foco sospechoso se localiza en las profundidades del cerebro, en lugar de en la superficie de la corteza. A fin de identificar la locación precisa, los electrodos han de ser implantados dentro de estructuras profundas de sus cerebros. Luego, se los hospitalizó, a la espera de la próxima crisis. Cuando se registre una crisis, los electrodos indicarán a los neurólogos y neurocirujanos, dónde se halla el foco, permitiéndoles operarlo con precisión. Desde una perspectiva científica, esto hace posible una excepcional oportunidad de echar un vistazo a las profundidades de un cerebro humano vivo. Afortunadamente, el paciente epiléptico hospitalizado en el Hospital Ichilov acordó participar del experimento, que finalmente, podría ayudar a personas totalmente paralizadas a expresarse nuevamente a través de un habla artificial”.
En la primera fase del experimento, con los electrodos profundos ya implantados en el cerebro del paciente, los investigadores de la Universidad de Tel Aviv le solicitaron que diga dos sílabas en voz alta: “a”y “e”. Registraron la actividad cerebral a partir de la articulación de estos sonidos. Utilizando el aprendizaje profundo y el aprendizaje automático, los investigadores ensayaron modelos de inteligencia artificial para identificar a las células cerebrales específicas, cuya actividad cerebral indicaba el deseo de decir “a” y “e”. Una vez que la computadora aprendió a reconocer el patrón de actividad cerebral asociado con estas dos sílabas en el cerebro del paciente, se le solicitó que solo imaginara que estaba diciendo a y e. a continuación, la computadora traducía las señales eléctricas y reproducía los sonidos pregrabados de “a” o “e”, en consecuencia”.
“Mi ámbito de investigación aborda la codificación y descodificación del habla, o sea, cómo las células cerebrales individuales participan en el proceso del habla-la producción del habla, la audición del habla o “hablar en silencio””, señala el Dr. Tankus. “En este experimento, por primera vez en la historia, pudimos conectar las partes del habla con la actividad de las células individuales de las regiones del cerebro de las cuales las hemos registrado”.
Esto nos permitió distinguir entre las señales eléctricas que representa los sonidos “a” y “e”. hasta el momento, nuestra investigación se centra en dos componentes básicos del habla, dos sílabas. Por supuesto, nuestra ambición es llegar a un habla completa, pero incluso dos sílabas diferentes pueden permitir a una persona totalmente paralizada señalar “sí” y “no”. Por ejemplo, en el futuro será posible entrenar con una computadora a un paciente con ELA en las primeras fases de la enfermedad, cuando aún pueda hablar. La computadora aprenderá a reconocer las señales eléctricas en el cerebro del paciente, permitiéndole interpretar estas señales, incluso después de que el paciente perdiera la capacidad de mover sus músculos. Y ese es sólo un ejemplo. Nuestro estudio es un paso importante hacia el desarrollo de una interfaz que pueda reemplazar a las vías del control del cerebro para la producción del habla, permitiendo que las personas totalmente paralizadas vuelvan a comunicarse voluntariamente con su entorno”.
Este estudio fue apoyado por un subsidio del Ministerio de Innovación, Ciencia y Tecnología de Israel.