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Científicos inventan dispositivo que convierte pensamientos en palabras

Representación gráfica del cerebro humano
El nuevo dispositivo puede traducir pensamientos. Foto: Flickr/affen ajlfe

miércoles 30 de enero de 2019

Un innovador sistema podría cambiar la vida de miles de pacientes con problemas del habla o paralizados al convertir sus pensamientos en oraciones.

Científicos han construido y probado una máquina que puede leer la mente y convertir los pensamientos en palabras. Este invento puede tener un gran impacto y cambiar la vida para aquellos que no pueden comunicarse, como las víctimas de un derrame cerebral.

El recién desarrollado sistema combina el poder de los sintetizadores del habla y un algoritmo de inteligencia artificial (IA) para convertir la actividad cerebral en oraciones inteligibles.

Este sistema se basa en la misma tecnología utilizada por Amazon Echo y Apple Siri. Ofrece la esperanza de que los pacientes paralizados después de un accidente cerebrovascular u otro tipo de accidente que los deje sin poder hablar se logren comunicar con sus seres queridos.

El Dr. Nima Mesgarani, profesora de ingeniería eléctrica de la Universidad de Columbia, Nueva York, espera que esto cambie la vida de miles de personas afectadas.

Nuestras voces nos ayudan a conectarnos con nuestros amigos, familiares y el mundo que nos rodea, por lo que perder el poder de la voz debido a una lesión o enfermedad es muy devastador. Con el estudio de hoy, tenemos una forma potencial de restaurar ese poder. Hemos demostrado que, con la tecnología adecuada, cualquier oyente puede descifrar y entender los pensamientos de estas personas.

Él espera que su sistema pueda ser parte de un implante, similar a los que usan algunos pacientes con epilepsia.

Le daría a cualquier persona que haya perdido su capacidad de hablar, ya sea por lesión o enfermedad, la oportunidad renovada de conectarse con el mundo que los rodea.

Las personas con síndrome de enclaustramiento, por ejemplo, no pueden mover ningún músculo voluntariamente aparte de los ojos, lo que hace que les sea imposible comunicarse mediante una conversación.

Cuando las personas hablan, o incluso se imaginan que lo hacen, aparecen patrones reveladores de actividad cerebral. Otras señales también emergen cuando escuchamos, o imaginamos, a alguien hablando.

Los primeros esfuerzos realizados por el profesor Mesgarani se centraron en modelos computacionales simples de escaneos de frecuencia de sonido llamados espectrogramas, sin embargo, estos fracasaron. Así que su equipo recurrió a un algoritmo informático conocido como “vocoder” que puede sintetizar el habla después de haber sido entrenado en grabaciones de personas que hablan.

Esta es la misma tecnología utilizada por Amazon Echo y Apple Siri para dar respuestas verbales a nuestras preguntas.

Lo enseñó a su sistema a interpretar la actividad cerebral al asociarse con el neurocirujano estadounidense, Dr. Ashesh Mehta, cuyos pacientes epilépticos le han permitido implantar sus cerebros con electrodos para encontrar la fuente de sus ataques epilépticos.

Al trabajar con el Dr. Mehta, se le pidió a los pacientes con epilepsia que ya se sometieron a una cirugía cerebral que escucharan oraciones pronunciadas por diferentes personas, mientras medíamos los patrones de actividad cerebral. Estos patrones neurales entrenaron al vocoder.

Luego, los investigadores les pidieron a los pacientes que escucharan a los oradores recitar dígitos entre 0 y 9, mientras grababan señales cerebrales que luego podían ejecutarse a través del vocoder.

El sonido producido por el vocoder en respuesta a esas señales fue analizado y limpiado por redes neuronales, un tipo de IA que imita la estructura de las células cerebrales. El resultado final fue una voz de sonido robótico que recitaba una secuencia de números.

Para probar la precisión de la grabación, el profesor Mesgarani y su equipo hicieron que las personas escucharan la grabación e informaran lo que habían escuchado.

Descubrimos que la gente podía entender y repetir los sonidos aproximadamente el 75 por ciento de las veces, lo que está muy por encima de cualquier intento anterior.

La mejora en la inteligibilidad fue especialmente evidente al comparar las nuevas grabaciones con los intentos anteriores basados en espectrogramas.

El sensible vocoder y las poderosas redes neuronales representan los sonidos que los pacientes escucharon originalmente con sorprendente precisión.

Los investigadores ahora planean probar las palabras y oraciones más complicadas y desean realizar las mismas pruebas en las señales cerebrales emitidas cuando una persona habla o se imagina hablar.

 

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