En 2005, Ann Johnson sufrió un derrame cerebral que la dejó gravemente paralizada e incapaz de hablar. Ella tenía 30 años.
En el mejor de los casos, podía emitir sonidos como «oh» y «ah», pero su cerebro todavía estaba emitiendo señales.
Ahora, en un avance científico 18 años después del derrame cerebral de Johnson, la tecnología experimental ha traducido las señales de su cerebro en palabras audibles, permitiéndole comunicarse a través de un avatar digital.
La tecnología, desarrollada por investigadores de la Universidad de California en San Francisco y la Universidad de California en Berkeley, se basa en un implante colocado en la superficie del cerebro de Johnson en áreas asociadas con el habla y el lenguaje.
El implante, que Johnson recibió en una cirugía el año pasado, contiene 253 electrodos que interceptan señales cerebrales de miles de neuronas. Durante la cirugía, los médicos también instalaron un puerto en la cabeza de Johnson que se conectaba a un cable que transportaba las señales de su cerebro al banco de computadoras.
Las computadoras utilizan algoritmos de inteligencia artificial para traducir señales cerebrales en oraciones pronunciadas por un personaje animado digitalmente. Entonces, cuando Johnson intentó decir algo como «Es genial verte de nuevo», el avatar en una pantalla cercana dijo esas palabras en voz alta.
El sistema parece ser significativamente más rápido y preciso que tecnologías anteriores que han intentado hazañas similares, y ha permitido a Johnson comunicarse utilizando un vocabulario relativamente ampliado.
Los investigadores utilizaron una grabación de Johnson hablando en su boda para personalizar la voz del avatar. El sistema también convirtió las señales cerebrales de Johnson en movimientos faciales del avatar, como labios fruncidos, y expresiones emocionales, como tristeza o sorpresa.
Los resultados del experimento. Publicado el miércoles En la revista Naturaleza.
El Dr. Edward Chang, autor del estudio que realizó la cirugía a Johnson, dijo que estaba «muy feliz» de verla comunicarse a través del avatar.
«No hay nada que pueda expresar la satisfacción de ver que algo como esto realmente funcione en tiempo real», dijo Chang, catedrático de neurocirugía de la Universidad de California en San Francisco, en una conferencia de prensa.
La tecnología convirtió los intentos de Johnson de hablar a una velocidad de aproximadamente 80 palabras por minuto. Zhang dijo que un rango de habla normal es entre 150 y 200. Obtuvo un promedio de precisión de alrededor del 75 por ciento cuando Johnson usó un vocabulario de 1.024 palabras.
En una encuesta de comentarios, Johnson escribió que se emocionó cuando escuchó al avatar hablar con una voz similar a la suya.
Ella escribió: «Durante los primeros siete años después del derrame cerebral, lo único que usé fue un tablero de letras. Mi esposo estaba tan cansado de tener que levantarse y traducirme el tablero de letras».
Dijo que su principal objetivo mientras estudiaba era convertirse en consejera y utilizar la tecnología para hablar con los clientes.
«Creo que un avatar los hará sentir más cómodos», escribió.
Sin embargo, la tecnología no es inalámbrica, por lo que aún no está lo suficientemente avanzada como para incorporarla a la vida diaria de Johnson.
Dos estudios paralelos muestran cómo los implantes cerebrales pueden permitir el habla
Y un segundo estudio también. Publicado el miércoles en NaturalezaDe manera similar, ayudó a una mujer paralizada a comunicarse casi en tiempo real.
El paciente, Pat Bennett, padece la enfermedad de Lou Gehrig o esclerosis lateral amiotrófica, una afección neurológica que debilita los músculos. Bennett todavía puede moverse y vestirse sola, pero ya no puede usar los músculos de la boca y la garganta para formar palabras.
Después de implantar dos pequeños sensores en su cerebro, los investigadores de Stanford entrenaron un programa de computadora para decodificar las señales de las células cerebrales individuales y convertirlas en palabras en una pantalla de computadora. Como en el primer estudio, los sensores se conectaron al ordenador mediante un cable.
La tecnología convirtió los intentos de habla de Bennett en palabras a una velocidad de 62 palabras por minuto y tuvo una precisión de aproximadamente el 91 por ciento cuando usó un vocabulario de 50 palabras. Pero la precisión cayó a aproximadamente el 76% cuando utilicé un vocabulario de 125.000 palabras, lo que significa que 1 de cada 4 palabras estaba equivocada.
«Eventualmente, la tecnología se pondrá al día y la hará más accesible para las personas que simplemente no pueden hablar», escribió Bennett en un comunicado. «Para aquellos que no hablan, significa que pueden permanecer conectados con el mundo en general, posiblemente continuar trabajando y mantener relaciones familiares y de amigos».
La comunicación cerebro-computadora aún no es perfecta
Los experimentos que utilizan electrodos para leer señales cerebrales se remontan a finales de los 90Pero el campo de la investigación ha avanzado mucho en los últimos años.
En 2021, el equipo de Stanford detrás del experimento de Bennett utilizó implantes cerebrales y software de inteligencia artificial. Traducir en texto las señales cerebrales asociadas con la escritura a mano de un hombre paralítico en la pantalla de la computadora. Ese mismo año, el equipo de investigación de Zhang en la Universidad de California en San Francisco demostró por primera vez que podía traducir con éxito las señales cerebrales de un hombre gravemente paralizado directamente en palabras.
Pero los dos nuevos experimentos, descritos en la revista Nature, permitieron conexiones mucho más rápidas que los intentos anteriores.
«Con estos nuevos estudios, ahora es posible imaginar un futuro en el que podamos devolver la fluidez conversacional a una persona paralizada, permitiéndole decir lo que quiere decir libremente y con una precisión lo suficientemente alta como para que se le entienda de forma fiable», afirma el autor principal del estudio. libro. Francis Willett, científico del Laboratorio de Prótesis Neurales de la Universidad de Stanford, dijo en la conferencia de prensa: El estudio de Stanford.
eso editorial Sin embargo, los estudios, que se publicaron el miércoles, junto con los dos estudios, destacan varios desafíos para hacer que estas tecnologías estén ampliamente disponibles.
Primero, noté que ambos participantes aún podían mover sus músculos faciales y emitir sonidos hasta cierto punto, por lo que no está claro cómo funcionarían los sistemas en personas sin ningún movimiento residual. En segundo lugar, me preguntaba si esta tecnología podría ser utilizada por alguien que no fuera investigadores altamente capacitados.
El editorial dijo que los sistemas «siguen siendo demasiado complejos para que los cuidadores trabajen en casa sin una amplia capacitación y mantenimiento».
El Dr. Jimmy Henderson, profesor de neurocirugía en Stanford que realizó la operación de Bennett, reconoció las limitaciones pero dijo que había mucho margen para mejorar aún más la progresión.
«Creo que las tecnologías implantables y quirúrgicas estarán aquí al menos durante el futuro previsible», afirmó Henderson.
Dijo que su objetivo a largo plazo es garantizar que las personas con la enfermedad de Lou Gehrig nunca pierdan la capacidad de comunicarse.
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