Un avance científico realizado por investigadores de la Universidad de Tel Aviv y el Centro Médico Tel Aviv Sourasky (Hospital Ichilov) ha demostrado el potencial del habla de una persona utilizando únicamente el poder del pensamiento.
En un experimento, un participante silencioso se imaginó diciendo una de dos sílabas. Los electrodos de profundidad implantados en su cerebro transmitieron las señales eléctricas a una computadora, que luego vocalizó las sílabas.
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 Tel Aviv Sourasky (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 del Unidad Funcional de Neurocirugía del Hospital Ichilov.
Los resultados de este innovador estudio se publicaron en la prestigiosa revista Neurosurgery, la publicación oficial del Congreso de Cirujanos Neurológicos. Estos hallazgos ofrecen esperanza para permitir que las personas que están completamente paralizadas (debido a afecciones como ELA, derrame cerebral o lesión cerebral) recuperen la capacidad de hablar voluntariamente.
“El paciente del estudio es un paciente con epilepsia 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 ‘corto’ que envía poderosas ondas eléctricas a través del cerebro. Esta situación pertenece a un subconjunto más pequeño de pacientes con epilepsia que no responden bien a la medicación y requieren intervención neuroquirúrgica, y a un subconjunto aún más pequeño de pacientes con epilepsia cuyo foco sospechoso se encuentra en lo profundo del cerebro, en lugar de en la superficie de la corteza. Para identificar la ubicación exacta, es necesario implantar electrodos en estructuras profundas de sus cerebros. Luego son hospitalizados, a la espera de la siguiente convulsión. Cuando se produce una convulsión, los electrodos indicarán a los neurólogos y neurocirujanos dónde está el foco, permitiéndoles operar con precisión. Desde una perspectiva científica, esto brinda una oportunidad única de vislumbrar las profundidades de un cerebro humano vivo. Afortunadamente, el paciente con epilepsia hospitalizado en Ichilov aceptó participar en el experimento, que en última instancia puede ayudar a personas completamente paralizadas a expresarse nuevamente mediante el habla artificial”.
En la primera etapa del experimento, con los electrodos de profundidad ya implantados en el cerebro del paciente, los investigadores de la Universidad de Tel Aviv le pidieron que dijera dos sílabas en voz alta: /a/ y /e/. Registraron la actividad cerebral mientras articulaba estos sonidos.
Utilizando 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 la computadora aprendió a reconocer el patrón de actividad eléctrica asociada con estas dos sílabas en el cerebro del paciente, se le pidió que solo imaginara que estaba diciendo /a/ y /e/. Luego, la computadora tradujo las señales eléctricas y reprodujo los sonidos pregrabados de /a/ o /e/ en consecuencia.
“Mi campo de investigación trata de la codificación y decodificación del habla, es decir, 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 discurso con la actividad de células individuales de las regiones del cerebro desde las que grabamos. Esto nos permitió distinguir entre las señales eléctricas que representan los sonidos /a/ y /e/. Por el momento, nuestra investigación involucra dos componentes básicos del habla, dos sílabas. Por supuesto, nuestra ambición es lograr un habla completa, pero incluso dos sílabas diferentes pueden permitir a una persona completamente paralizada indicar «sí» y «no» al paciente en las primeras etapas de la enfermedad, mientras aún puede hablar. La computadora aprendería a reconocer las señales eléctricas en el cerebro del paciente, lo que le permitiría interpretar estas señales incluso después de que el paciente pierda la capacidad de mover los músculos. Y ese 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 a las personas completamente paralizadas comunicarse voluntariamente con su entorno una vez más“.
El estudio fue apoyado por una subvención del Ministerio de Innovación, Ciencia y Tecnología de Israel.
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