Un implante cerebral permite generar oraciones a partir de la actividad cerebral

Existen una gran cantidad de pacientes que como consecuencia de alguna enfermedad degenerativa (por ejemplo la esclerosis lateral amiotrófica), un infarto cerebral o enfermedades en el tracto vocal no son capaces de generar sonidos del habla, y por lo tanto no se pueden comunicar de forma efectiva. Muchos de estos pacientes se ven obligados a utilizar sus movimientos oculares para deletrear palabras en una pantalla, las cuales son transformadas en habla sintetizada a través de un programa informático. Este método, aunque efectivo, es muy tedioso y lleva a los pacientes a tener que invertir mucho tiempo para mantener una conversación.

Sin embargo, un grupo de investigadores de la Universidad de California (San Francisco, EEUU) ha conseguido reconstruir palabras y oraciones a través de señales eléctricas cerebrales recogidas por un implante cerebral ( ver Imagen 1). Esto, podría abrir nuevas posibilidades para el desarrollo de tecnologías que permitan crear habla sintetizada de forma mas rápida y efectiva para pacientes con imposibilidad para producir habla.

Imagen 1. Implante cerebral colocado en un paciente con epilepsia. Nótense los electrodos que lo forman.

En este estudio, publicado recientemente en la revista Nature, se utilizaron como sujetos a cinco pacientes con epilepsia, los cuales ya tenían colocado el implante cerebral como parte de su tratamiento. Los investigadores grabaron las señales eléctricas cerebrales a través de los electrodos del implante mientras los pacientes producían una serie de oraciones. Durante el proceso de producción del habla, los investigadores mapearon las regiones cerebrales que regulan el control de los labios, lengua, mandíbula y laringe. Esto les permitió crear un tracto vocal virtual de cada uno de los pacientes.

Después, a través de un complejo algoritmo matemático, los investigadores fueron capaces de transformar los movimientos virtuales del tracto vocal generados por las señales cerebrales en habla sintetizada. En el archivo de audio que pueden encontrar mas abajo, pueden escuchar ejemplos de oraciones que los sujetos tenían que producir y a continuación las oraciones generadas por sus señales cerebrales. El resultado es impresionante.

Ejemplo de oraciones que los pacientes debían producir y su correspondiente versión generada por el tracto vocal virtual. Usted escuchará parejas de oraciones, la primera es la oración ejemplo y la segunda la generada por el tracto vocal virtual.

De momento para aplicar esta tecnología se necesita conocer la forma en que cada paciente mueve su tracto vocal durante la producción del habla. Por desgracia, esos movimientos no están presentes en muchos de los pacientes que no pueden producir sonidos del habla, por lo que aplicar la tecnología en ellos podría ser complicado con el conocimiento actual. Sin embargo, los investigadores creen que los movimientos del tracto vocal son tan similares de persona a persona, que en una siguiente ronda de investigaciones podrían crear un movimiento promedio del tracto vocal humano durante la producción de habla. Esto permitiría adaptar las señales cerebrales producidas por este tipo de pacientes al modelo de tracto vocal promedio y por lo tanto, se podría llegar a generar habla sintetizada para este tipo de pacientes.

Encontrar la manera de utilizar las señales eléctricas cerebrales de pacientes con dificultades a la hora de producir sonidos del habla para generar habla sintetizada parece posible en el futuro. Si la investigación lo confirma, estos pacientes podrían mejorar de forma significativa su capacidad para comunicarse. Estaremos atentos en el futuro a esta línea de investigación.

Cita artículo original

Anumanchipalli, G. K., Chartier, J., & Chang, E. F. (2019). Speech synthesis from neural decoding of spoken sentences. Nature568(7753), 493.

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