La comunicación humana va mucho más allá de las palabras: una inclinación de cabeza, un movimiento de la mano o una expresión facial también transmiten mensajes. Para quienes sufren parálisis, recuperar esas formas de expresión resulta tan importante como volver a hablar. Ahora, un novedoso implante cerebral ha logrado que pacientes con parálisis controlen en tiempo real un avatar digital que habla y realiza gestos, según un estudio publicado en Nature Neuroscience.
El trabajo, liderado por investigadores de la Universidad de California en San Francisco (UCSF), describe una interfaz cerebro-computadora capaz de decodificar simultáneamente palabras y movimientos. Este avance representa un paso significativo hacia la comunicación integral para personas que han perdido la capacidad de hablar y moverse.
La región cerebral clave para el control motor
Para la investigación, el equipo registró la actividad cerebral de tres personas con parálisis del tracto vocal y de las extremidades. Los participantes llevaban un implante de electrocorticografía, una rejilla de 253 electrodos colocada sobre la corteza sensoriomotora, la zona del cerebro encargada del control del movimiento y del procesamiento de sensaciones táctiles. A diferencia de otros implantes que perforan el tejido cerebral, esta matriz se apoya sobre la superficie del cerebro, lo que permite abarcar un área amplia y captar patrones vinculados tanto con movimientos bucales y faciales necesarios para hablar como con acciones de la parte superior del cuerpo.
Los científicos utilizaron modelos de aprendizaje automático para asociar esos patrones neuronales con los intentos de los participantes de pronunciar frases o realizar movimientos. El sistema no reconstruye una señal de voz ya formada ni registra pensamientos genéricos; identifica la actividad que se produce cuando una persona intenta ejecutar una acción concreta.
“El lenguaje es mucho más que palabras que se pronuncian, es un proceso dinámico y con múltiples capas en el que interviene toda la corteza motora”, afirmó Edward Chang, neurocirujano y autor principal del estudio en la UCSF. “Este trabajo nos muestra que es posible que una prótesis así recupere parte de esta libertad y flexibilidad”.
Dos programas interpretan las señales y las convierten en un avatar de cuerpo completo
El equipo implementó el sistema de decodificación simultánea en dos de los participantes. Un programa interpretaba las señales asociadas al habla y otro las relacionadas con los gestos. Ambos alimentaban un avatar digital de cuerpo completo, que reproducía en pantalla las palabras y los movimientos elegidos por la persona.
Durante las pruebas, los participantes intentaron ejecutar hasta 10 gestos y 10 palabras o frases, tanto por separado como al mismo tiempo. Este repertorio permitió evaluar 100 combinaciones posibles. Entre las acciones figuraban saludar, asentir, encogerse de hombros, levantar un puño y mover el pulgar.
“Deliberadamente, hicimos un conjunto pequeño”, explicó Samantha Brosler, primera autora del estudio e investigadora del laboratorio de Chang. La decisión respondió a la incertidumbre inicial sobre si un único implante podría diferenciar con suficiente precisión las señales correspondientes a ambas formas de comunicación.
En las tareas conversacionales, el dispositivo distinguió el habla y los gestos de ambos participantes. En uno de los casos, la precisión mediana alcanzó el 100 % para ambas categorías a lo largo de tres bloques de pruebas. El rendimiento varió entre los participantes, una diferencia que los autores atribuyeron a las características y causas particulares de cada cuadro de parálisis.
Los resultados también indicaron que los programas funcionaban mejor cuando se entrenaban con señales de habla y gestos combinadas. Esta observación cuestiona la idea de que ambas actividades se procesan como funciones completamente independientes y podría contribuir al diseño de interfaces que conciban la comunicación como un conjunto integrado de palabras, expresiones y movimientos.
El objetivo: llevar la tecnología fuera del laboratorio
Las personas con esclerosis lateral amiotrófica (ELA) o con lesiones derivadas de accidentes cerebrovasculares del tronco encefálico pueden perder la capacidad de hablar, mover las extremidades y hacer gestos. Tecnologías como el seguimiento ocular y los sistemas de texto a voz ofrecen alternativas, pero suelen requerir más tiempo y limitan las formas de expresión.
Chang señaló que estos pacientes “han perdido muchas funciones” y que “rara vez se trata de algo tan simple como que no puedan hablar o que solo necesiten controlar el cursor de una computadora”. Por ello, el objetivo de las interfaces cerebro-computadora no se limita a producir palabras, sino que apunta a recuperar recursos no verbales que forman parte de una conversación.
El dispositivo utilizado en este estudio aún depende de cables que conectan los electrodos implantados con unidades externas de procesamiento. Según adelantó el equipo, el siguiente paso será probar una versión completamente implantable e inalámbrica, diseñada para un uso prolongado. Antes de que pueda aplicarse de forma general, la tecnología deberá evaluarse con más participantes y con vocabularios y repertorios gestuales más amplios.
“Aunque será necesario hacer pruebas con más participantes y con conjuntos más amplios de palabras y gestos, creemos que nuestro dispositivo puede permitir una comunicación multifacética y realista”, sostuvo Chang.
Fuente: Infobae