La prótesis del habla: el 'chip' que traduce señales del cerebro en palabras

Cuando la ciencia y la tecnología más punteras se unen, el resultado siempre es extraordinario. Todavía más cuando consiguen desarrollar dispositivos tan esenciales que facilitan la vida enormemente a millones de personas. Igual que se vivió una auténtica revolución con los implantes cocleares en España hace unos años, las personas que sufren parálisis pueden que estén más cerca de poder comunicarse de una forma mucho más sencilla.

Científicos de Universidad de California en San Francisco (UCSF) han publicado un informe donde detallan cómo han conseguido desarrollar un dispositivo capaz de transformar las señales cerebrales en texto. Y después trasladarlo a una pantalla.

Se trata de una "speech neurprosthesis", como lo han denominado, que se puede traducir como neuroprótesis del habla. Este dispositivo ha permitido a un hombre con parálisis severa comunicarse mediante frases completas "traduciendo las señales da su cerebro al tracto vocal y transformarlas directamente en palabras que aparecen como texto en una pantalla", afirman desde la UCSF.

Señales cerebrales a texto

Este dispositivo es el resultado de más de una década de investigación del neurocirujano Edward Chang, quien lidera el equipo de científicos. Tiempo en el que ha tenido que diseñar y desarrollar toda esta tecnología que permitirá a las personas con parálisis comunicarse si no pueden hablar por sí mismas.

Dispositivo que transforma las señales cerebrales a texto UCSF

"Hasta donde sabemos, esta es la primera demostración exitosa de la decodificación directa de palabras completas de la actividad cerebral de alguien que está paralizado y no puede hablar", ha declarado Chang. "Es una gran promesa para restaurar la comunicación al aprovechar el funcionamiento del habla natural del cerebro".

Esto último es uno de los hitos logrados más importantes. Hasta ahora, existían algunos sistemas y dispositivos que permitían la comunicación registrando las trayectorias de los ojos sobre un teclado en una pantalla. Para según qué circunstancias, esto se volvía realmente complicado con una curva de aprendizaje demasiado empinada en ocasiones.

El sistema ocular anterior es totalmente opuesto a lo conseguido por los científicos de la USCF, que apuestan por la traducción de señales cerebrales. En concreto, las que están destinadas a controlar los músculos del sistema vocal para articular palabras. Exactamente el mismo tipo de señales que se envían cuando se quiere mover una mano o un brazo para escribir.

Implante cerebral UCSF

"Este enfoque aprovecha los aspectos naturales y fluidos del habla y promete una comunicación más rápida y orgánica", apunta Chang. A diferencia de la escritura en un teclado, recalca, el dispositivo creado se asemeja más al habla normal al centrarse directamente en las palabras.

Los primeros éxitos de Chang vinieron de la mano de un grupo de voluntarios que accedieron a implantarse un sistema de electrodos en la superficie del cerebro. Éstos iban recolectando la actividad cerebral asociada al habla para ir recogiendo patrones. Lo que no demostraba el funcionamiento en personas sanas.

Las 50 palabras

El primer participante fue denominado internamente como BRAVO1 y tan solo se conoce que era un varón más cerca de los 40 años que de los 30, que había sufrido un derrame cerebral hace 15 años y que dañó gravemente la conexión entre su cerebro y su tracto vocal y sus extremidades.

BRAVO1 trabajó mano a mano junto a los investigadores para crear una primera tanda de vocabulario de 50 palabras para que el equipo liderado por Chang pudiera reconocer a partir de su actividad cerebral. Para ello utilizaron algoritmos informáticos avanzados y dentro de esas 50 se encontraban palabras clave como "agua, familia y bueno".

Representación de uso del sistema UCSF

La investigación científica consistió en el implante -mediante cirugía- de una matriz de electrodos de alta densidad sobre la corteza motora del habla del voluntario BRAVO1. Tras la recuperación, se comenzó con el trabajo de campo que se basó en el registro de 22 horas de actividad neuronal en la región cerebral del implante.

Durante esas sesiones, BRAVO1 tuvo que repetir una y otra vez las 50 palabras maestras, a partir de las cuales se pueden construir cientos de combinaciones. Al mismo tiempo, los investigadores registraban las señales cerebrales, hasta que finalmente han conseguido asociar un tipo de orden cerebral con una palabra en concreto. Y después plasmarlo en una pantalla.

Según los propios investigadores, el dispositivo consigue una precisión del 74% en la detección de las palabras -con máximos de hasta el 93%- y una velocidad media de 15 palabras por minuto con máximos en 18. Muy alejado de las 150 o 200 que puede pronunciar una persona sin ninguna dificultad, pero más de lo que se consigue con otros métodos.

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