El dispositivo creado por los investigadores de UCLA consiste en un pequeño sensor acústico colocado en la garganta que puede captar señales acústicas emitidas por los movimientos de la boca y la lengua al articular palabras. Estas señales son luego procesadas por un algoritmo de IA que las traduce en palabras habladas, permitiendo a la persona comunicarse de forma oral. Este avance es especialmente significativo para las personas que han perdido la capacidad de hablar debido a enfermedades, lesiones o cirugías, ofreciéndoles una nueva forma de expresarse y relacionarse con su entorno. Además, el dispositivo es discreto y cómodo de llevar, lo que lo convierte en una solución práctica para el día a día. Sin duda, esta tecnología representa un gran paso hacia la inclusión y la igualdad de oportunidades para todas las personas, independientemente de sus capacidades físicas.
Investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) han desarrollado un dispositivo revolucionario capaz de ayudar a las personas con trastornos de la voz, incluidos aquellos con afecciones patológicas de las cuerdas vocales o que se están recuperando de cirugías de cáncer laríngeo, a recuperar la capacidad de hablar. El avance, detallado en la revista Nature Communications, representa un paso significativo hacia la mejora de la calidad de vida de estos pacientes.
El sistema bioeléctrico, creado por Jun Chen, profesor asistente de bioingeniería en la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA, y su equipo, es un dispositivo suave, delgado y elástico, con un tamaño de poco más de 2.5 cm cuadrados. Se adhiere a la piel exterior de la garganta y es capaz de detectar movimientos en los músculos de la laringe, traduciendo estas señales en habla audible con la ayuda de tecnología de aprendizaje automático, alcanzando una precisión de casi el 95%.
El dispositivo se compone de dos componentes principales: uno para la detección y conversión de señales musculares en señales eléctricas analizables, y otro para la actuación, transformando esas señales de habla en la expresión de voz deseada. Ambos contienen capas de un compuesto de silicona biocompatible, PDMS, y una capa de inducción magnética hecha de bobinas de inducción de cobre, separados por una quinta capa con PDMS mezclado con micromagnetos, generando un campo magnético.
Este dispositivo no solo es innovador por su capacidad de convertir señales musculares en habla, sino también por su diseño ligero y no invasivo, que permite una fácil adherencia al cuello del individuo cerca de las cuerdas vocales. Además, se destaca por ser reutilizable, ya que solo requiere aplicar nuevamente cinta biocompatible de doble cara.
Los trastornos de la voz afectan a personas de todas las edades y grupos demográficos, y aunque existen tratamientos, como intervenciones quirúrgicas y terapia de voz, la recuperación puede prolongarse desde tres meses hasta un año. Las soluciones existentes, como los dispositivos electro-laríngeos portátiles y los procedimientos de punción traqueoesofágica, pueden resultar incómodos o invasivos. El dispositivo de UCLA ofrece una alternativa portátil y no invasiva, facilitando la comunicación durante el tratamiento y el periodo de recuperación de trastornos de la voz.
Para validar su funcionamiento, el equipo de investigación probó la tecnología en ocho adultos sanos, recopilando datos sobre el movimiento de los músculos laríngeos y utilizando un algoritmo de aprendizaje automático para correlacionar las señales resultantes con palabras específicas. La precisión global del modelo fue del 94.68%, amplificando la señal de voz de los participantes y demostrando que el mecanismo de detección reconocía la señal de movimiento laríngeo correspondiente a la frase deseada por los participantes.
El equipo de Chen planea continuar ampliando el vocabulario del dispositivo a través del aprendizaje automático y probarlo en personas con trastornos del habla, lo que podría significar una mejora sustancial en la comunicación y calidad de vida de quienes sufren de estas condiciones.
Este avance es el más reciente en los esfuerzos de Chen por ayudar a las personas con discapacidades, continuando la línea de investigación que previamente llevó al desarrollo de un guante capaz de traducir el Lenguaje de Señas Americano a inglés hablado en tiempo real.
La investigación ha recibido financiamiento de instituciones como los Institutos Nacionales de Salud, la Oficina de Investigación Naval de EE.UU., la Asociación Americana del Corazón, la Fundación de Investigación de Cerebro y Comportamiento, el Instituto de Ciencias Clínicas y Translacionales de UCLA, y la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA.
