Por primera vez en la ciencia, neuroingenieros del Instituto Zuckerman de la Universidad de Columbia han creado un sistema que traduce  los pensamientos en un discurso inteligible y reconocible. Mediante la actividad cerebral, la tecnología ha podido traducir las palabras que una persona construye en su cerebro con una claridad sin precedentes. Este avance, que aprovecha el poder de los sintetizadores del habla y la inteligencia artificial; podría conducir a nuevas formas para que los ordenadores se comuniquen directamente con el cerebro. Igualmente, sientas las bases para ayudar a personas que no pueden hablar; como las afectadas por Esclerosis Lateral Amiotrofica (ELA) o un infarto cerebral; recuperando de esta forma su habilidad para comunicarse con el mundo exterior.

«Nuestra voz nos ayuda a conectarnos con nuestros amigos, familiares y con el mundo que nos rodea, por lo que perder ese poder debido a una lesión o enfermedad es devastador», ha afirmado Nima Mesgarani,  investigadora principal en el Instituto de comportamiento mental cerebral de la Universidad de Columbia. «Con este estudio, tenemos delante el potencial de restaurar ese poder de comunicarse. Hemos demostrado que, con la tecnología adecuada, los pensamientos de estas personas podrían ser decodificados y entendidos por cualquier oyente”.

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LA TECNOLOGÍA DEL FUTURO

Décadas de investigaciones han demostrado que cuando las personas hablan, o incluso imaginan hablar, aparecen patrones de actividad en sus cerebros. Otros patrones de señales también aparecen cuando escuchamos a alguien hablar o imaginamos escuchar. Los expertos, que intentan grabar y decodificar esos patrones; ven un futuro en el que los pensamientos no necesiten permanecer escondidos dentro del cerebro, sino que puedan traducirse en discursos verbales a voluntad.

Aunque lograr esta hazaña es todo un reto, que los primeros esfuerzos para decodificar las señales cerebrales que realizaron el Dr. Mesgarani y otros investigadores se centraron en los modelos informáticos sencillos que analizaron los espectrogramas, representaciones visuales de las frecuencias sonoras. Pero debido a que este enfoque no logró producir nada que se pareciera a un discurso inteligible, el equipo del Dr. Mesgarani lo cambió por un vocoder, un algoritmo informático que puede sintetizar el habla después de ser entrenado mediante  grabaciones de personas que hablan.

“Es la misma tecnología que usa Amazon Echo o Apple Siri para dar respuesta verbal a nuestras preguntas” dijo el Dr Mesgarani. Para enseñar al vocoder a interpretar la actividad cerebral; Mesgarani se asoció con Ashesh Dinesh Mehta, neurocirujano del Instituto Northwell Health Physician Partners; quien trata a pacientes con epilepsia. “Pedimos a los pacientes de epilepsia que estaban siendo sometidos a una cirugía cerebral; que escucharan las oraciones habladas por diferentes personas; mientras nosotros mediamos los patrones de actividad cerebral «; ha dicho el Dr. Mesgarani. «Estos patrones neuronales entrenaron al vocoder».

A continuación, los investigadores pidieron a esos mismos pacientes que escucharan a personas recitar dígitos entre 0 y 9 mientras grababan las señales cerebrales, que podían ser entonces revisadas por el vocoder. El sonido producido por el vocoder en respuesta a esas señales fue analizado y mejorado por redes neuronales, un tipo de inteligencia artificial que imita la estructura de las neuronas en el cerebro biológico. El resultado final fue una voz robótica recitando una secuencia de números. Para probar la fiabilidad de la grabación, el Dr. Mesgarani y su equipo solicitaron a personas  que escucharan la grabación e indicaran lo que habían escuchado.

“ Descubrimos que la gente podía entender y repetir los sonidos el 75% del tiempo, lo cual esta  muy por encima y más allá de cualquier intento anterior” dijo el el Dr. Mesgarani. «La sensibilidad del  vocoder y las poderosas redes neuronales representaban los sonidos que los pacientes habían escuchado originalmente con sorprendente fiabilidad».

PRÓXIMOS PASOS EN LA INVESTIGACIÓN

El Dr. Mesgarani y su equipo planean ahora probar con palabras y frases más complicadas y quieren emplear las mismas pruebas en las señales cerebrales emitidas cuando una persona habla o imagina hablar. A la larga, esperan que su sistema pueda ser parte de un implante, similar a los usados en pacientes con epilepsia, que traduzca los pensamientos del portador directamente en palabras. «En este escenario, si el portador piensa “ necesito un vaso de agua “, nuestro sistema podría tomar las señales cerebrales generadas por ese pensamiento, y convertirlo en un lenguaje sintetizado y verbal «, dijo el Dr. Mesgarani.

Puedes consultar la investigación completa en Scientific Reports