Un innovador dispositivo desarrollado en Stanford podría permitir a personas con parálisis comunicarse mediante sus pensamientos internos, activándose únicamente cuando el paciente lo desee.
El profesor asistente de Neurocirugía Frank Willett y su equipo están utilizando interfaces cerebro-computadora (BCI) para ayudar a personas cuya parálisis les impide hablar con claridad. Esta tecnología revolucionaria promete restaurar la comunicación rápida y fluida en pacientes que han perdido esta capacidad fundamental.
Cómo funciona la tecnología BCI
La corteza motora del cerebro contiene regiones que controlan el movimiento, incluyendo los movimientos musculares que producen el habla. Una BCI utiliza diminutos arrays de microelectrodos (cada array es más pequeño que una aspirina para bebés), implantados quirúrgicamente en la capa superficial del cerebro, para registrar patrones de actividad neuronal directamente desde el cerebro.
Estas señales se transmiten a través de una conexión por cable a un algoritmo computacional que las traduce en acciones como habla o movimiento del cursor de la computadora.
Para decodificar la actividad neuronal captada por los arrays en palabras que el paciente quiere decir, los investigadores utilizan machine learning para entrenar a la computadora a reconocer patrones repetibles de actividad neuronal asociados con cada «fonema» (las unidades más pequeñas del habla), luego ensamblan los fonemas en oraciones.
Del habla intentada al «habla interior»
Willett y sus colegas habían demostrado previamente que cuando las personas con parálisis intentan hacer movimientos de habla o escritura a mano (aunque no puedan hacerlo debido a músculos débiles o conexiones nerviosas dañadas), una BCI puede captar las señales cerebrales resultantes y traducirlas en palabras con alta precisión.
Recientemente, los científicos dieron otro paso importante: investigaron las señales cerebrales relacionadas con el «habla interior» o pensamiento basado en lenguaje pero silencioso y no pronunciado.
El estudio, publicado el 14 de agosto en Cell, representa un avance significativo en el campo de las interfaces cerebro-computadora, con Willett como autor principal y los académicos Erin Kunz y Benyamin Meschede-Krasa como co-autores principales.
Ventajas del habla interior sobre el habla intentada
Según explica Willett, el habla interior (también llamada «monólogo interior» o auto-conversación) es la imaginación del habla en la mente: imaginar los sonidos del habla, la sensación de hablar, o ambos.
«Para las personas con parálisis, intentar hablar puede ser lento y fatigante, y si la parálisis es parcial, puede producir sonidos perturbadores y dificultades en el control de la respiración.»
Los investigadores estudiaron cuatro personas con discapacidades severas del habla y motoras que tenían arrays de microelectrodos colocados en áreas motoras de su cerebro. Descubrieron que el habla interior evocaba patrones claros y robustos de actividad en estas regiones cerebrales.
Resultados prometedores con desafíos por resolver
Los patrones de actividad del habla interior aparecían como una versión similar, pero más pequeña, de los patrones evocados por el habla intentada. Aunque pudieron decodificar estas señales lo suficientemente bien para demostrar una prueba de principio, aún no tan bien como podían con el habla intentada.
Este descubrimiento da esperanza de que los sistemas futuros podrían restaurar el habla fluida, rápida y cómoda a personas con parálisis únicamente a través del habla interior.
Abordando las preocupaciones de privacidad
La capacidad potencial del sistema para decodificar con precisión el habla interior silenciosa y no pronunciada plantea cuestiones importantes que no habían acompañado a los avances previos en la tecnología BCI.
La existencia del habla interior en las regiones motoras del cerebro plantea la posibilidad de que podría «filtrarse» accidentalmente: una BCI podría terminar decodificando algo que el usuario pretendía solo pensar, no decir en voz alta.
Soluciones innovadoras para la protección de la privacidad
El equipo ha desarrollado varias soluciones prometedoras para abordar esta preocupación:
Para las BCI actuales: Demostraron una nueva forma de entrenar la BCI para ignorar más efectivamente el habla interior, evitando que sea captada accidentalmente.
Para las BCI de próxima generación: Desarrollaron un sistema de protección por contraseña que impide que cualquier habla interior sea decodificada a menos que el usuario primero imagine la contraseña (por ejemplo, una frase rara que no sería imaginada accidentalmente, como «Orange you glad I didn’t say banana»).
Ambos métodos fueron extremadamente efectivos para prevenir que el habla interior no intencionada se filtrara.
El futuro de la tecnología BCI
Próximos avances tecnológicos
El hardware mejorado permitirá registrar más neuronas y será completamente implantable e inalámbrico, aumentando la precisión, confiabilidad y facilidad de uso de las BCI. Varias compañías están trabajando en la parte del hardware, que se espera esté disponible dentro de los próximos años.
Explorando nuevas regiones cerebrales
Para mejorar la precisión de la decodificación del habla interior, los investigadores también están interesados en explorar regiones cerebrales fuera de la corteza motora, que podrían contener información de mayor fidelidad sobre el habla imaginada, como regiones tradicionalmente asociadas con el lenguaje o la audición.
Implicaciones para el futuro
Esta investigación representa un paso crucial hacia la restauración de la comunicación en personas con parálisis severa. La capacidad de «leer» pensamientos de manera controlada y segura podría transformar la vida de miles de pacientes que han perdido la capacidad de comunicarse efectivamente.
El trabajo de Willett y su equipo no solo demuestra la viabilidad técnica de estas interfaces cerebro-computadora avanzadas, sino que también establece importantes precedentes éticos y de seguridad para el desarrollo futuro de esta tecnología revolucionaria.
La investigación continúa avanzando hacia un futuro donde las barreras de comunicación impuestas por la parálisis podrían ser cosa del pasado, devolviendo a los pacientes una de las capacidades más fundamentales del ser humano: la capacidad de expresar sus pensamientos y conectar con otros.
