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Editorial

El implante que convierte señales cerebrales en palabras

La combinación del sanador del futuro: IA y médicos. Ahora trabajan juntos para darle voz a los pacientes paralizados. Las palabras son solo el principio, ya que este es uno de los primeros pasos firmes para una nueva generación de prótesis llamada neuroprótesis, que promete ayudar a recomponer las partes rotas del cerebro.

Los científicos están trabajando en un diminuto dispositivo que es capaz de recibir e identificar los estímulos de las neuronas que se corresponden con las intenciones de articular palabras, y luego interpreta de qué palabra se trata.

Algo llamado neuroprótesis está emergiendo. Se trata de pequeños implantes que se colocan en el cerebro para interactuar y complementar la actividad cerebral. Los primeros resultados parecen estar viendo la luz luego de 20 años de diversos estudios. Como suele suceder en estos casos, personas voluntarias se ofrecen para mejorar la ciencia y por qué no decirlo, mejorar sus propias vidas cuando la ciencia tradicional aún no puede resolver sus problemas.

En este caso el voluntario está totalmente paralizado luego de un terrible accidente que además le dejara sin posibilidad de hablar. Gracias al pequeño dispositivo, una interfase cerebro-máquina, conectada con un cable a una computadora que muestra en una gran pantalla lo que su mente piensa. Es lento, invasivo y tal vez un poco imperfecto pero funciona y le permite comunicarse.

¿Cómo se logra este milagro en un momento en que el habla natural aún no puede procesarse automáticamente de manera completa? La solución es simple y muy astuta: en vez de entender las señales de pensamiento lingüístico, se interpretan las que se envían a los músculos de articulación del habla. Aunque son muchos los músculos que participan en el habla, los científicos descubrieron que solo hay un reducido conjunto de movimientos esenciales para cada articulación y que son perfectamente distinguibles para cada letra. No importa el idioma que se trate, su estructura lingüística, ni su complejidad, cada parte de la articulación es perfectamente identificable y única. Entonces la clave de todo es estudiar la parte del cerebro involucrada en lo que se llama «córtex motor», es decir del movimiento de la cara, garganta, boca y lengua. A la astuta perspectiva se suma una tecnología conocida y sólida llamada electrocoticografía (ECoG), que consiste en un conjunto de electrodos que no penetran el cerebro pero sí deben reposar sobre su superficie. Cada electrodo escucha varias señales. De hecho es una red de cientos de sensores cada uno con 256 «oídos». En la primera parte de la investigación el desafío pasaba por descubrir los patrones musculares relacionados con las letras y las palabras y luego hacer un mapa de los sonidos con palabras y letras. Todo ese proceso se basó en el uso intensivo de sistemas inteligentes, con lo que se conoce como aprendizaje automático como caballito de batalla.

El sistema inteligente terminó trabajando en dos etapas: la primera asocia señales a movimientos musculares, y la segunda pasa los movimientos musculares a palabras. Astuto, ¿no?

Pero no todo es gloria y aún quedan varios detalles por resolver. Tal vez el más pesado es la necesidad de reajustar el sistema cada vez que se vuelve a conectar al paciente (proceso llamado calibración). Hay que idear algún truco para que esto sea «enchufe y use». Otras cosas que faltan son: extender la cantidad de palabras posibles de detectar, distintos idiomas, y distintos pacientes.

Daniela López De Luise

Academia Nacional de Ciencias de Buenos Aires

Coordinadora Académica CETI

[1]Basado en IEEE Spectrum. March 2023. IEEE Press. Pp. 20 (Edward Chang).