Una nueva interfaz cerebro-computadora combina en tiempo real las señales relacionadas con el habla y los movimientos del cuerpo. El resultado es un avatar digital capaz de hablar, asentir o saludar siguiendo las intenciones de una persona con parálisis severa.
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Implante cerebral permite a una persona paralizada hablar y gesticular
mediante un avatar 3D en una pantalla. |
Las interfaces cerebro-computadora, conocidas como BCI, están avanzando rápidamente en el objetivo de recuperar algunas capacidades perdidas por personas con lesiones neurológicas. Hasta ahora, muchos sistemas se han diseñado para resolver una tarea concreta, como escribir, mover un cursor o convertir los intentos de habla en palabras.
El nuevo trabajo plantea algo diferente: utilizar un único implante cerebral para interpretar simultáneamente el habla y determinados gestos.
Un mismo implante para hablar y gesticular
El sistema fue desarrollado por investigadores de la Universidad de California en San Francisco (UCSF), bajo la dirección del neurocirujano Edward Chang. En lugar de utilizar dispositivos independientes para cada función, el equipo empleó una matriz de pequeños electrodos colocada sobre una amplia zona de la corteza sensoriomotora.
Esta región del cerebro participa en la planificación y ejecución de movimientos, incluidos aquellos relacionados con el habla y la parte superior del cuerpo. Las señales registradas por los electrodos son procesadas mediante modelos de aprendizaje automático que intentan identificar qué palabra o gesto está tratando de realizar el usuario.
¿Cómo funciona el avatar controlado por el cerebro?
Durante las pruebas, dos personas con parálisis severa aprendieron a intentar producir un conjunto reducido de palabras, frases y gestos. Los investigadores utilizaron la actividad cerebral registrada durante esos ejercicios para entrenar el sistema.
Después, el ordenador podía interpretar diferentes combinaciones y representarlas mediante un avatar digital de cuerpo completo. Así, una persona podía intentar decir una palabra mientras realizaba mentalmente un gesto y el personaje reproducía ambas acciones en pantalla.
Por ejemplo, el avatar podía decir “sí” mientras asentía con la cabeza o realizar un saludo con la mano. Aunque todavía se trata de una tecnología experimental, la demostración muestra que el cerebro puede proporcionar información suficiente para controlar varias formas de comunicación al mismo tiempo.
¿Por qué es importante este avance?
Una parálisis grave normalmente no afecta únicamente al habla. Dependiendo de su causa, una persona puede perder también la capacidad de mover los brazos, controlar dispositivos o utilizar expresiones corporales para comunicarse.
Por eso, conseguir que una interfaz interprete solamente palabras puede ser insuficiente. La comunicación humana combina constantemente voz, movimientos, gestos y otras señales corporales.
El estudio apunta precisamente hacia sistemas capaces de reproducir una comunicación más completa y natural, en lugar de limitarse a convertir pensamientos relacionados con palabras en texto.
El cerebro no funciona como un mapa tan simple
Los resultados también aportan información interesante sobre cómo está organizada la corteza cerebral. Durante mucho tiempo se utilizaron mapas que relacionaban determinadas regiones cerebrales con partes específicas del cuerpo.
Sin embargo, las interfaces cerebro-computadora están mostrando que la realidad puede ser bastante más compleja. Diferentes movimientos pueden estar representados mediante circuitos corticales interconectados, especialmente cuando varias acciones ocurren al mismo tiempo.
Esto resulta especialmente interesante en situaciones cotidianas. Una persona no suele hablar y gesticular como dos actividades completamente separadas: puede conversar mientras mueve las manos, camina, cocina o realiza otra tarea.
¿Qué limitaciones tiene actualmente?
El experimento todavía está lejos de convertirse en una solución de uso general. Las pruebas se realizaron con solamente dos participantes y utilizaron un conjunto relativamente pequeño de palabras y gestos.
Además, los resultados no fueron idénticos en ambos casos. Las diferencias podrían estar relacionadas, entre otros factores, con las causas y características de la parálisis de cada participante.
Uno de los grandes retos será conseguir que el sistema pueda interpretar muchas más combinaciones de palabras y movimientos sin tener que entrenar el modelo específicamente para cada una de ellas.
Del avatar digital a los robots
Aunque un avatar en una pantalla todavía puede parecer una solución intermedia, los investigadores consideran que esta tecnología podría ser un paso hacia sistemas físicos capaces de ejecutar las mismas órdenes.
En el futuro, una interfaz de este tipo podría utilizarse para controlar brazos robóticos, dispositivos de asistencia u otras tecnologías diseñadas para ayudar a personas con parálisis a interactuar con su entorno.
La posibilidad de hablar mientras se realiza simultáneamente una acción abre una línea de investigación especialmente interesante: no se trataría únicamente de devolver una voz a una persona, sino de permitirle recuperar una parte más amplia de su capacidad para expresarse y actuar.
Preguntas frecuentes
¿Qué es una interfaz cerebro-computadora?
Es una tecnología capaz de registrar determinadas señales de la actividad cerebral y convertirlas mediante software en órdenes para un ordenador, una prótesis, un cursor, un avatar u otro dispositivo.
¿El implante permite hablar directamente?
El sistema interpreta las señales cerebrales asociadas con los intentos de habla y las convierte en acciones digitales. En este estudio, esas señales permitieron generar habla y movimientos mediante un avatar.
¿Las personas paralizadas pueden controlar un avatar con el cerebro?
En las pruebas descritas, dos participantes con parálisis severa lograron generar combinaciones interpretables de palabras y gestos utilizando la actividad cerebral registrada por el implante.
¿Esta tecnología ya está disponible para pacientes?
No. Se trata de una investigación experimental realizada con un número muy reducido de participantes. Todavía son necesarios nuevos estudios para comprobar su seguridad, precisión y utilidad a largo plazo.
¿Podría utilizarse para controlar robots?
Es una de las posibilidades que los investigadores consideran a futuro. La capacidad de interpretar simultáneamente habla y movimiento podría servir como base para controlar dispositivos robóticos de asistencia.
Un paso hacia una comunicación más natural
El interés de este avance no está únicamente en conseguir que una persona paralizada pueda producir palabras. Lo realmente llamativo es la posibilidad de combinar habla y movimiento a partir de señales procedentes de una misma zona cerebral.
Si esta tecnología consigue ampliar su vocabulario y la cantidad de gestos que puede interpretar, podría acercar las interfaces cerebro-computadora a una forma de comunicación mucho más parecida a la que utilizamos en la vida cotidiana.
Por ahora, el avatar es una demostración experimental. Pero también representa una posible ventana hacia sistemas futuros en los que las intenciones del cerebro puedan convertirse no solo en palabras, sino también en movimientos útiles en el mundo real.
Fuente científica: Nature Neuroscience, estudio dirigido por Edward Chang y colaboradores sobre la decodificación simultánea del habla y los gestos mediante una interfaz cerebro-computadora.