Un hombre que desarrolló parálisis y perdió la capacidad de hablar después de un derrame cerebral ahora puede comunicarse usando un sistema que traduce las señales eléctricas de su cerebro en letras individuales, lo que le permite crear palabras y oraciones completas en tiempo real.
Para usar el dispositivo, que recibe señales de electrodos implantados en su cerebro, el hombre intenta en silencio decir palabras clave que representan las 26 letras del alfabeto, según un nuevo informe, publicado el martes (8 de noviembre) en la revista. Comunicaciones de la naturaleza (se abre en una pestaña nueva). Estas palabras clave provienen del alfabeto fonético de la OTAN, en el que «alfa» representa la letra A, «bravo» la B, etc.
«El alfabeto fonético de la OTAN se desarrolló para la comunicación a través de canales ruidosos», Sean Metzger (se abre en una pestaña nueva), dijo a WordsSideKick.com el primer autor del estudio y candidato a doctorado en la Universidad de California, Berkeley y el Programa de Graduados en Bioingeniería de la Universidad de California en San Francisco. «Esa es la situación en la que nos encontramos, en este entorno ruidoso de grabaciones neuronales». Inicialmente, los investigadores intentaron usar letras individuales en lugar de palabras clave, pero su sistema tuvo problemas para distinguir letras fonéticamente similares, como B, D, P y G.
Hablando en silencio las palabras clave de la OTAN, el usuario genera cerebro actividad que luego puede ser decodificada por algoritmos que juntan las letras previstas e insertan espacios entre las palabras a medida que se forman. Para terminar una oración, el usuario intenta apretar su mano derecha; esto produce una actividad cerebral distinta que le dice al dispositivo que deje de decodificar.
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En pruebas recientes, el hombre pudo producir oraciones a partir de un vocabulario de más de 1.150 palabras a una velocidad de 29,4 caracteres por minuto, o unas siete palabras por minuto. El dispositivo decodificador ocasionalmente cometió errores al traducir su actividad cerebral en letras, mostrando una tasa de error de carácter promedio de 6.13%.
Esto marca una mejora con respecto a una prueba anterior del sistema, que se describió en un informe de 2021 en El diario Nueva Inglaterra de medicina (se abre en una pestaña nueva). En esa prueba, el hombre construyó oraciones tratando de decir palabras completas en voz alta de un vocabulario establecido de 50 palabras. El dispositivo podía decodificar unas 18 palabras por minuto con una precisión media del 75 % y una precisión máxima del 93 %.
«Eso fue genial, pero limitado», en términos de vocabulario y en que el usuario intentó decir las palabras en voz alta, dijo Metzger. La última prueba del sistema muestra que el sistema aún funcionaba en silencio y que, al utilizar un método de ortografía, un usuario puede ampliar en gran medida el vocabulario disponible. En el futuro, los dos enfoques podrían combinarse fácilmente: los usuarios podrían confiar en el decodificador de palabras completas para generar rápidamente palabras comunes y podrían usar el decodificador de una sola letra para deletrear palabras menos comunes, explicó Metzger.
El hombre que aparece en ambos estudios es el primer participante en el Prueba de restauración de la interfaz cerebro-computadora del brazo y la voz (BRAVO) (se abre en una pestaña nueva), que se lleva a cabo en UC San Francisco. El ensayo está abierto a adultos que han perdido significativamente el control motor y del habla debido a condiciones como accidente cerebrovascular, esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y distrofia muscular.
A los 20 años, el participante sufrió un derrame cerebral grave que cortó el flujo de sangre a una parte del tronco encefálico llamada protuberancia. Esta estructura actúa como un puente entre el cerebro y la médula espinal, y luego de su accidente cerebrovascular, el participante perdió gran parte de su capacidad para mover la cabeza, el cuello y las extremidades y toda su capacidad para producir un habla inteligible. En general, el hombre ahora se comunica usando la movilidad limitada de su cabeza para seleccionar letras en una pantalla usando un puntero físico o un cursor controlado por la cabeza.
El hombre ingresó al ensayo BRAVO a los 36 años, momento en el que se sometió a una cirugía para colocar una red de 128 electrodos sobre la superficie de su cerebro. Fundamentalmente, estos electrodos se asientan sobre una región de la corteza cerebral arrugada que controla los músculos del tracto vocal, indicándoles que se muevan y, por lo tanto, produzcan sonidos específicos. También cubre el área del cerebro involucrada en el movimiento de las manos.
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Por ahora, para conectarse al decodificador, el participante de la prueba debe estar conectado físicamente al dispositivo a través de un puerto que sobresale del piel de su cuero cabelludo. Idealmente, en el futuro, el sistema será completamente inalámbrico, dijo Metzger.
Para calibrar el decodificador, los investigadores pidieron al participante que intentara decir en silencio cada una de las palabras clave de la OTAN y también practicara el intento de apretar su mano derecha. Con el tiempo, también le hicieron deletrear palabras arbitrarias y copiar oraciones completas, letra por letra. Eventualmente, después de pasar unas 11 horas entrenando con el sistema, el hombre pudo deletrear sus propias oraciones originales y producir respuestas a preguntas específicas.
Una limitación del sistema es que hay una ventana de tiempo de 2,5 segundos asignada para cada letra; en ese momento, el usuario dice en silencio una palabra clave y el sistema registra y decodifica las señales cerebrales resultantes. Reducir esa ventana de tiempo y hacer que el ritmo de decodificación sea más flexible será clave para aumentar la velocidad del sistema, dijo Metzger.
Aunque el nuevo estudio incluye a un solo participante, «todavía es un estudio innovador», dijo junio wang (se abre en una pestaña nueva), profesor asociado en los departamentos de Ciencias del Habla, Lenguaje y Audición y Neurología de la Universidad de Texas en Austin. Se necesita más investigación para saber si el mismo enfoque funcionará para otros pacientes, o si será necesario adaptarlo un poco para cada persona, dijo Wang a WordsSideKick.com en un correo electrónico.
Para que sean aptos para el uso diario, dichos dispositivos deberán ser fáciles de operar sin ayuda para los pacientes y sus cuidadores, y deberán interactuar con otros programas informáticos, dijo Wang. La tecnología sería especialmente útil para los pacientes en estado de bloqueo, que están casi completamente paralizados pero conservan todas sus funciones cognitivas y cierta capacidad para mover los ojos, dijo.
