Dues persones amb paràlisi i ELA recuperen la parla gràcies a uns implants cerebrals

Algunes malalties deixen atrapats en el silenci als qui les pateixen. La tecnologia que tracta de retornar-los la capacitat de comunicar-se traduint l'activitat cerebral en paraules ha desenvolupat ara dos nous tipus d'implants que fan més ràpid, precís i variat aquest procés.

Una de les dues noves interfícies cervell-ordinador (BCI), sobre les quals s’ha publicat aquest dimecres un article en la revista científica Nature, no només tradueix l'activitat neuronal en text, sinó que es complementa amb un avatar digital que pot sintetitzar la veu, similar a la que tenia l'usuari, i algunes expressions facials.

Els nous dispositius generen text a una mitjana de 78 i 62 paraules per minut, respectivament, encara lluny de les 160 de la conversa normal, però molt per damunt d'altres proves. A més, amplien el vocabulari i redueixen la taxa d'errors.

Les interfícies són ara com ara proves de concepte limitades al laboratori, però suposen un avanç significatiu en el propòsit de facilitar la comunicació a persones amb un grau de paràlisi dels músculs que els impossibilita la parla degut, per exemple, a un ictus o l'esclerosi lateral amiotròfica (ELA).

Un 28 % d’error amb un vocabulari de vora 40.000 paraules

El primer BCI està desenvolupat per un equip liderat per Edward Chang, de la Universitat de Califòrnia a San Francisco, i ha permés a una dona, identificada com a Ann i amb paràlisi severa per un vessament cerebral, parlar a través d'un avatar digital. El sistema genera una mitjana de 78 paraules per minut, amb un 28 % d'error per a un vocabulari de més de 39.000 paraules.

L'equip va implantar un rectangle fi com un paper amb 253 elèctrodes en la superfície del cervell de la dona, en zones fonamentals per a la parla, els quals intercepten els senyals cerebrals que, si no haguera sigut per l'ictus, haurien anat a parar als músculs de la llengua, la mandíbula, la laringe i la cara. Un cable, connectat a un port fixat al seu cap, connectava els elèctrodes a un banc d'ordinadors. 

El pas següent va ser entrenar un model d'aprenentatge profund per a reconéixer els senyals cerebrals únics d'Ann relacionats amb la parla mentre ella intentava pronunciar frases completes en silenci. Aquesta intel·ligència artificial no reconeix paraules, sinó els 39 fonemes que componen l'anglés parlat, la qual cosa millora la precisió del sistema i el fa tres vegades més ràpid.

Dos sensors tradueixen en paraules l'activitat cerebral

El segon BCI presentat ha ajudat a Patt Bennet, de 68 anys, a començar a comunicar-se de nou. El 2012 li van diagnosticar ELA, malaltia que el va afectar, en primer lloc, els músculs de la cara, llengua i faringe. Encara que el seu cervell pot formular instruccions per a generar fonemes, ella només pot produir algun so no articulat. La diferència més gran entre tots dos dispositius és la tecnologia de registre, formada per matrius de microelèctrodes d'alta resolució que poden registrar l'activitat de neurones individuals.

En 2022, l'equip va implantar en el còrtex cerebral de la pacient dos xicotets sensors que formen part d'un BCI per a traduir en paraules en una pantalla l'activitat cerebral que acompanya als intents de parla de Bennet. Un algorisme d'intel·ligència artificial rep i descodifica la informació electrònica procedent del cervell i acaba aprenent a distingir l'activitat cerebral associada als seus intents de formular cadascun dels 39 fonemes.

Després de 25 sessions de quatre hores per a entrenar el programari, els intents de Bennett de parlar es van convertir en paraules en la pantalla d'un ordinador a una velocitat de 62 paraules per minut, amb una taxa d'error del 23,8% per a un vocabulari de 125.000 paraules.