Dispositivo decodifica el 'habla interna' en el cerebro

 La tecnología que permite a los investigadores interpretar señales cerebrales algún día podría permitir a las personas hablar usando solo sus pensamientos

Los científicos han desarrollado implantes cerebrales que pueden decodificar el habla interna, identificando palabras que dos personas dijeron en sus mentes sin mover los labios ni emitir ningún sonido.

Aunque la tecnología se encuentra en una etapa inicial (se demostró que funciona con sólo un puñado de palabras, y no con frases u oraciones), podría tener aplicaciones clínicas en el futuro.

Dispositivos similares de interfaz cerebro-computadora (BCI), que traducen señales en el cerebro en texto, han alcanzado velocidades de 62 a 78 palabras por minuto para algunas personas . Pero estas tecnologías fueron entrenadas para interpretar el habla que, al menos en parte, está vocalizada o imitada.

El último estudio, publicado en Nature Human Behavior el 13 de mayo, es el primero en decodificar palabras habladas enteramente internamente, registrando señales de neuronas individuales en el cerebro en tiempo real.

"Es probablemente el estudio más avanzado hasta el momento sobre la decodificación del habla imaginada", afirma Silvia Marchesotti, neuroingeniera de la Universidad de Ginebra, Suiza.

"Esta tecnología sería particularmente útil para las personas que ya no tienen medios de movimiento", dice la coautora del estudio Sarah Wandelt, ingeniera neuronal que estaba en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena en el momento en que se realizó la investigación. "Por ejemplo, podemos pensar en una condición como el síndrome de enclaustramiento".

TECNOLOGÍA DE LECTURA DE MENTES

Los investigadores implantaron series de pequeños electrodos en el cerebro de dos personas con lesiones de la médula espinal. Colocaron los dispositivos en la circunvolución supramarginal (SMG), una región del cerebro que no había sido explorada previamente en BCI de decodificación del habla.

Descubrir los mejores lugares del cerebro para implantar BCI es uno de los desafíos clave para decodificar el habla interna, dice Marchesotti. Los autores decidieron medir la actividad de las neuronas en el SMG basándose en estudios previos que mostraban que esta parte del cerebro está activa en el habla subvocal y en tareas como decidir si las palabras riman.

Dos semanas después de que a los participantes se les implantaran conjuntos de microelectrodos en su SMG izquierdo, los investigadores comenzaron a recopilar datos. Entrenaron al BCI con seis palabras (campo de batalla, vaquero, pitón, cuchara, natación y teléfono) y dos pseudopalabras sin sentido (nifzig y bindip). "La cuestión aquí era ver si el significado era necesario para la representación", dice Wandelt.

Durante tres días, el equipo pidió a cada participante que se imaginara hablando las palabras que se muestran en una pantalla y repitió este proceso varias veces para cada palabra. Luego, el BCI combinó mediciones de la actividad cerebral de los participantes con un modelo informático para predecir su habla interna en tiempo real.

Para el primer participante, el BCI capturó distintas señales neuronales para todas las palabras y pudo identificarlas con un 79% de precisión. Pero la precisión de la decodificación fue solo del 23% para el segundo participante, que mostró una representación preferencial para "cuchara" y "nadar" y tenía menos neuronas que estaban activas de forma única para cada palabra. "Es posible que diferentes subáreas de la circunvolución supramarginal estén más o menos involucradas en el proceso", dice Wandelt.

Christian Herff, neurocientífico computacional de la Universidad de Maastricht (Países Bajos), cree que estos resultados podrían resaltar las diferentes formas en que las personas procesan el habla interna. “Estudios anteriores demostraron que existen diferentes capacidades para realizar la tarea imaginada y también diferentes capacidades de control del BCI”, añade Marchesotti.

Los autores también encontraron que entre el 82% y el 85% de las neuronas que estaban activas durante el habla interna también lo estaban cuando los participantes vocalizaban las palabras. Pero algunas neuronas estaban activas sólo durante el habla interna o respondían de manera diferente a palabras específicas en las diferentes tareas.

PRÓXIMOS PASOS

Aunque el estudio representa un avance significativo en la decodificación del habla interna, las aplicaciones clínicas aún están muy lejos y muchas preguntas siguen sin respuesta.

"El problema con el habla interna es que no sabemos qué está sucediendo ni cómo se procesa", dice Herff. Por ejemplo, los investigadores no han podido determinar si el cerebro representa el habla interna fonéticamente (por sonido) o semánticamente (por significado). "Lo que creo que necesitamos es un vocabulario más amplio" para los experimentos, afirma Herff.

Marchesotti también se pregunta si la tecnología se puede generalizar a las personas que han perdido la capacidad de hablar, dado que los dos participantes del estudio son capaces de hablar y tienen áreas cerebrales del habla intactas. “Ésta es una de las cosas que creo que se podrán abordar en el futuro”, afirma.

El siguiente paso del equipo será comprobar si el BCI puede distinguir entre las letras del alfabeto. "Tal vez podríamos tener un deletreador interno del habla, que ayudaría realmente a los pacientes a deletrear palabras", afirma Wandelt.

Este artículose publicó por primera vez el 13 de mayo de 2024 .