Crean una máquina que lee frases enteras del pensamiento

Una interfaz cerebro-ordenador traduce en palabras las señales neuronales que controlan los labios, la lengua y la mandíbula

El hallazgo podría ayudar a personas que han perdido el habla por enfermedades degen

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La ilustración muestra la colocación de electrodos en los centros neuronales del habla de los participantes de la investigación. Su actividad se tradujo en una simulación computarizada del tracto vocal del participante que luego podía sintetizarse para reconstruir la oración hablada (onda de sonido y oración, abajo). – Chang lab / UCSF Dept. of Neurosurgery

Judith de Jorge

El genial físico británico Stephen Hawking dependía de un dispositivo para comunicarse a causa de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) que padecía. La traqueotomía a la que fue sometido lo dejó mudo, por lo que, con el cuerpo paralizado, utilizaba la mejilla para enviar comandos a un teclado virtual que luego eran transformados en sonido por un sintetizador de voz. Como el científico, muchas personas que han sufrido devastadores accidentes cerebrovasculares, trastornos neurológicos e incluso cáncer dependen de dispositivos semejantes para contactar con el mundo que los rodea. Estas tecnologías pueden resultar de gran ayuda, pero son mucho más lentas que la velocidad normal del habla humana: generalmente, permiten emitir ocho palabras por minuto, lo que está muy lejos de la comunicación fluida natural, con unas 150 palabras por minuto como promedio.

Electrodos intracraneales del tipo utilizado para registrar la actividad cerebral en el estudio
Electrodos intracraneales del tipo utilizado para registrar la actividad cerebral en el estudio– UCSF

Pero quizás haya una forma de acelerar el proceso y devolver la voz a quienes la han perdido. Científicos estadounidenses de la Universidad de California en San Francisco y la de Emory en Atlanta han desarrollado una nueva interfaz cerebro-ordenador capaz de reproducir frases enteras directamente del pensamiento. Y lo han hecho gracias al «deep learning»(aprendizaje profundo), el sofisticado campo de inteligencia artificial que imita la manera en que aprende el cerebro humano. No es la primera vez que se da a conocer una máquina para «leer la mente» con una tecnología similar, pero en la mayoría de los casos solo han logrado captar palabras monosilábicas sueltas.

Señales neuronales

Según explica en la revista «Nature», este equipo multidisciplinar de neurocientíficos, ingenieros, lingüistas e informáticos ha desarrollado un decodificador que puede transformar la actividad cerebral en lenguaje utilizando las señales neuronales que controlan los labios, la lengua, la laringe y la mandíbula. Para empezar, los investigadores registraron con electrodos intracraneales la actividad cortical del cerebro de cinco voluntarios mientras pronunciaban varios cientos de oraciones en voz alta, frases sencillas en inglés escogidas por su fonética como «The proof you are seeking is not avalaible in books» (La prueba que estás buscando no está disponible en los libros) o «Ship building is a most fascinating process» (La construcción de barcos es un proceso fascinante).

Gopala Anumanchipalli, coautor de estudio, sostiene una muestra de electrodos intracraneales del tipo utilizado para registrar la actividad cerebral de los participantes en el estudio
Gopala Anumanchipalli, coautor de estudio, sostiene una muestra de electrodos intracraneales del tipo utilizado para registrar la actividad cerebral de los participantes en el estudio – UCSF

Para reconstruir el habla, en vez de transformar las señales cerebrales directamente en señales de audio, lo hicieron en dos etapas. En la primera, los autores decodificaron las señales cerebrales responsables de los movimientos individuales del tracto vocal. Solo entonces, transformaron los movimientos decodificados en oraciones habladas. En las pruebas, los oyentes pudieron identificar y transcribir fácilmente el discurso sintetizado.

Discurso inteligible

En pruebas separadas, se pidió a un participante que dijera las oraciones y luego las imitara, haciendo los mismos movimientos articulatorios pero sin emitir sonido alguno. Si bien el habla imitada era imperfecta, las frases podían ser reconocibles. «La conclusión principal de nuestro estudio demuestra que es posible reconstruir el habla a partir de la actividad cerebral», asegura Edward Chang, neurocientífico de la Universidad de California en San Francisco y coautor del trabajo.

En un artículo adjunto al estudio en «Nature», Chethan Pandarinath y Yahia Ali, ambos del departamento de Ingeniería Biomédica en la Universidad de Emory, señalan que los autores han logrado una prueba de concepto convincente, aunque aún quedan muchos desafíos antes de que pueda convertirse en una interfaz cerebro-computadora clínicamente viable. La inteligibilidad del discurso reconstruido es aún mucho menor que la del habla natural, por lo que está por ver si la recopilación de conjuntos de datos más grandes y el desarrollo computacional pueden incluir mejoras. En todo caso, la interfaz podría ser un primer paso para que las personas que han perdido el habla debido a enfermedades degenerativas puedan recuperarla.

 

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