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Un hombre apodado “Pancho” que sufrió un derrame cerebral y nunca pensó que volvería a hablar puede volver a expresarse en dos idiomas (inglés y español) gracias a un revolucionario implante cerebral. El paciente, tetrapléjico, no perdió sus funciones cerebrales del lenguaje y pudo así conservar una pequeña parte del control de su aparato vocal, haciendo posible la interpretación multilingüe del implante cerebral.
Detrás de esta hazaña tecnológica y médica se encuentra un equipo de neurocirujanos y especialistas en inteligencia artificial de la Universidad de California. Los resultados de su estudio y experimento fueron publicados el 20 de mayo en la revista. Ingeniería Biomédica de la Naturaleza.
Este avance, además de ayudar potencialmente a un gran número de pacientes en su misma situación, debería proporcionar una mejor comprensión de cómo el cerebro humano procesa el lenguaje e incluso podría dar lugar a dispositivos capaces de restaurar completamente el habla a personas que no son capaces de comunicarse verbalmente. . “ Este nuevo estudio es una contribución importante al campo emergente de las neuroprótesis de restauración del habla. “, dice a Nature Sergey Stavisky, neurocientífico de la Universidad de California que no participó en el estudio.
El implante cerebral, la pieza que falta para restaurar el habla
Todo comenzó cuando Pancho, cuando tenía alrededor de 30 años, se asoció con el neurocirujano Edward Chang para estudiar los efectos a largo plazo del derrame cerebral en su cerebro. En este estudio (publicado en 2021), Chang y su equipo implantaron una interfaz cerebro-computadora (que contiene 128 electrodos) en el área de la corteza responsable del procesamiento del lenguaje. Posteriormente, los datos recogidos por la interfaz se transformaron en palabras legibles en una pantalla.
Luego, el equipo desarrolló un sistema de inteligencia artificial capaz de descifrar las palabras que Pancho quería pronunciar en tiempo real. Bajo el liderazgo de Alexander Silva, el sistema fue entrenado mediante aprendizaje automático. Para ello, los investigadores, en colaboración con el paciente, comenzaron integrando 50 palabras en español, 51 palabras en inglés así como 3 palabras con idéntica pronunciación en ambos idiomas. Poco a poco, fueron enriqueciendo el vocabulario de la interfaz.
Durante este entrenamiento del sistema, el paciente veía las palabras una a una en una pantalla y debía intentar pronunciarlas. Luego, para la primera palabra de una oración, el sistema elige el módulo (español o inglés) que coincide con el patrón neuronal y evalúa su probabilidad de coincidencia. Por ejemplo, el módulo de inglés podría elegir la palabra “ella” como la primera palabra más probable en una oración y posteriormente estimar su probabilidad de coincidencia en 70%. El módulo de español, por ejemplo, puede elegir la palabra “estar” y evaluar su correspondencia con un 40%. Entonces, a partir de ahí, ambos módulos intentan construir una oración.
Además de basarse en la correspondencia del patrón neuronal, los dos módulos también tienen en cuenta la probabilidad de que la segunda palabra elegida siga a la primera. Fue así como Pancho finalmente pudo tener conversaciones claras con el equipo de investigación. “ Después de pronunciar una de estas frases por primera vez, sonreímos durante unos minutos. », dice Silva.
Resultados sorprendentes y prometedores
Los resultados del estudio también permitieron a los científicos descubrir aspectos inesperados del procesamiento del lenguaje en el cerebro. De hecho, algunos experimentos anteriores (que utilizaron dispositivos no invasivos) sugirieron que diferentes lenguajes activan áreas específicas del cerebro. Por otro lado, en el caso de Pancho, los autores descubrieron que cuando el paciente hablaba, ya fuera en español o inglés, se detectaba actividad en la misma zona del cerebro.
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Las respuestas neurológicas de Pancho durante las pruebas tampoco parecieron diferir de las de los niños bilingües, a pesar de que tenía unos 30 años cuando aprendió inglés. Tomando todos los resultados en conjunto, Silva sugiere que los diferentes lenguajes comparten ciertas características neurológicas. Por lo tanto, llegó a la conclusión de que el sistema podría de alguna manera generalizarse y así ayudar a otras personas.
Aunque en el estudio sólo participó un participante y aún queda trabajo por hacer, “hay muchas razones para creer que esta estrategia funcionará con mayor precisión en el futuro cuando se combine con otros avances recientes”, afirma Stavisky.
Por su parte, Kenji Kansaku, neurofisiólogo de la Universidad Médica Dokkyo de Mibu (Japón), sugiere que además de sumar participantes, el siguiente paso debería centrarse en el estudio de lenguas “con propiedades articulatorias muy diferentes” del inglés, como el mandarín o japonés. Silva precisa que ya está investigando esta cuestión, así como el “cambio de código” (la transición de un idioma a otro durante la misma frase). “
Idealmente, nos gustaría brindar a las personas la oportunidad de comunicarse de la manera más natural posible. », concluye.
