"Nuestro estudio es un paso significativo hacia el desarrollo de una interfaz cerebro-computadora que pueda reemplazar las vías de control del cerebro para la producción del habla".
Un avance en las interfaces cerebro-computadora podría permitir que las personas paralizadas se comuniquen
Investigadores de la Universidad de Tel Aviv ( TAU ) y del Centro Médico Sourasky de Tel Aviv (Hospital Ichilov) han demostrado que una persona silenciosa puede hablar utilizando únicamente el poder del pensamiento. En un experimento, un participante silencioso imaginó que decía una de dos sílabas. Los electrodos de profundidad implantados en su cerebro transmitieron las señales eléctricas cerebrales a un ordenador, que luego vocalizó las sílabas.
Estos hallazgos ofrecen esperanza para permitir que las personas que están completamente paralizadas (debido a enfermedades como ELA, accidente cerebrovascular del tronco encefálico o lesión cerebral) recuperen la capacidad de hablar voluntariamente.
El estudio fue dirigido por el Dr. Ariel Tankus de la Facultad de Ciencias Médicas y de la Salud de la Universidad de Tel Aviv y el Centro Médico Sourasky de Tel Aviv (Hospital Ichilov), junto con el Dr. Ido Strauss de la Facultad de Ciencias Médicas y de la Salud de la Universidad de Tel Aviv y director de la Unidad de Neurocirugía Funcional del Hospital Ichilov. Los resultados del estudio se publicaron el 27 de junio de 2024 en Neurosurgery , la publicación oficial del Congreso de Cirujanos Neurológicos.
“El paciente del estudio es un paciente epiléptico que fue hospitalizado para someterse a una resección del foco epiléptico en su cerebro”, explica el Dr. Tankus. “Para hacer esto, por supuesto, es necesario localizar el punto focal, que es la fuente del 'cortocircuito' que envía ondas eléctricas potentes a través del cerebro. Esta situación se refiere a un subconjunto más pequeño de pacientes epilépticos que no responden bien a la medicación y requieren intervención neuroquirúrgica, y a un subconjunto aún más pequeño de pacientes epilépticos cuyo foco sospechoso se encuentra en lo profundo del cerebro, en lugar de en la superficie de la corteza.
“Para identificar la ubicación exacta, se les deben implantar electrodos en las estructuras profundas del cerebro. Luego se los hospitaliza a la espera de la siguiente convulsión. Cuando se produce una convulsión, los electrodos les indican a los neurólogos y neurocirujanos dónde está el foco, lo que les permite operar con precisión.
“Desde un punto de vista científico, se trata de una oportunidad única de echar un vistazo a las profundidades de un cerebro humano vivo. Afortunadamente, el paciente epiléptico hospitalizado en Ichilov aceptó participar en el experimento”.
En la primera etapa del experimento, con los electrodos de profundidad ya implantados en el cerebro del paciente, los investigadores de la TAU le pidieron que dijera en voz alta dos sílabas: /a/ y /e/. Registraron la actividad cerebral mientras articulaba estos sonidos. Mediante aprendizaje profundo y aprendizaje automático, los investigadores entrenaron modelos de inteligencia artificial para identificar las células cerebrales específicas cuya actividad eléctrica indicaba el deseo de decir /a/ o /e/.
Una vez que el ordenador aprendió a reconocer el patrón de actividad eléctrica asociado a estas dos sílabas en el cerebro del paciente, se le pidió que imaginara que estaba diciendo /a/ y /e/. El ordenador tradujo las señales eléctricas y reprodujo los sonidos pregrabados de /a/ o /e/ según corresponda.
“Mi campo de investigación se ocupa de la codificación y descodificación del habla, es decir, de cómo las células cerebrales individuales participan en el proceso del habla: la producción del habla, la audición del habla y la imaginación del habla, o 'hablar en silencio'”, dice el Dr. Tankus. “En este experimento, por primera vez en la historia, pudimos conectar las partes del habla con la actividad de las células individuales de las regiones del cerebro de las que registramos. Esto nos permitió distinguir entre las señales eléctricas que representan los sonidos /a/ y /e/.
“En la actualidad, nuestra investigación se centra en dos elementos básicos del habla, dos sílabas. Por supuesto, nuestra ambición es llegar a un habla completa, pero incluso dos sílabas diferentes pueden permitir a una persona totalmente paralizada señalar 'sí' y 'no'. Por ejemplo, en el futuro será posible entrenar a un ordenador para que lo utilice un paciente con ELA en las primeras fases de la enfermedad, mientras aún puede hablar. El ordenador aprendería a reconocer las señales eléctricas en el cerebro del paciente, lo que le permitiría interpretarlas incluso después de que el paciente pierda la capacidad de mover sus músculos. Y esto es sólo un ejemplo.
“Nuestro estudio es un paso significativo hacia el desarrollo de una interfaz cerebro-computadora que pueda reemplazar las vías de control del cerebro para la producción del habla, permitiendo que individuos completamente paralizados puedan comunicarse voluntariamente con su entorno una vez más”.
El estudio fue apoyado gracias a una subvención del Ministerio de Innovación, Ciencia y Tecnología de Israel.
