Un equipo de neurocientíficos, neurocirujanos e ingenieros de la Duke University en Carolina del Norte ha desarrollado una nueva tecnología capaz de traducir nuestras señales cerebrales en palabras. Mediante un implante cerebral lograron convertir las señales cerebrales en palabras de forma más rápida que en desarrollos anteriores.

El dispositivo -conocido como prótesis del habla- es mucho más rápido que las mejores tecnologías de descodificación del habla disponibles en la actualidad. Es una esperanza para los pacientes que han perdido la capacidad de hablar.

Gregory Cogan, del departamento de neurología, dijo en un comunicado:

“Esta tecnología ayudaría a pacientes con trastornos neurológicos debilitantes como la ELA [esclerosis lateral amiotrófica] y el síndrome de enclaustramiento, que han perdido la capacidad de hablar y comunicarse. Las herramientas actuales disponibles para permitirles comunicarse suelen ser muy lentas y engorrosas”.

Para este proyecto, Cogan se asoció con su colega Jonathan Viventi, investigador de Duke. Éste dirige un laboratorio de ingeniería biomédica especializado en la creación de sensores cerebrales de alta densidad, ultrafinos y flexibles. Para este proyecto, el equipo empaquetó 256 sensores cerebrales microscópicos en un trozo de plástico flexible de calidad médica del tamaño de un sello de correos.

Cogan dijo:

“Las prótesis neurales del habla leen directamente las señales cerebrales que controlan el movimiento motor del habla y las traducen directamente en salidas legibles que pueden utilizarse para crear sonidos del habla. Leen sus intenciones de hablar y las traducen en sonidos.

Estos dispositivos se colocarían a través de una pequeña craneotomía en el cráneo y se implantarían directamente en la corteza motora del cerebro. Actualmente estamos trabajando en un proyecto que permitirá que uno de estos dispositivos funcione de forma inalámbrica, de modo que los pacientes puedan moverse libremente mientras lo utilizan”.

En comparación con las prótesis del habla actuales con 128 electrodos (izquierda), los ingenieros de Duke han desarrollado un nuevo dispositivo que aloja el doble de sensores en un espacio significativamente más pequeño. Crédito de imagen: Dan Vahaba / Duke University

Implante fue probado en cuatro pacientes

Para probar el implante, el equipo reclutó a cuatro pacientes que ya habían sido sometidos a cirugía cerebral por otras afecciones. El experimento fue rápido: el equipo colocó temporalmente el dispositivo en el cerebro de los pacientes y les pidió que repitieran en voz alta una serie de palabras sencillas.

Cogan dijo:

“Me gusta compararlo con un equipo de boxes de la NASCAR. No queremos añadir tiempo extra al procedimiento quirúrgico, así que teníamos que entrar y salir en 15 minutos. En cuanto el cirujano y el equipo médico dijeron ‘¡Ya!’, nos apresuramos a entrar en acción y el paciente realizó la tarea”.

Después, Suseendrakumar Duraivel, estudiante de posgrado de ingeniería biomédica en Duke, introdujo estos datos en un algoritmo de aprendizaje automático para ver con qué precisión podía predecir los sonidos que se emitían basándose únicamente en la actividad cerebral registrada de los pacientes. Los resultados se publicaron en la revista Nature Communications el 6 de noviembre.

En el laboratorio, el estudiante de posgrado de ingeniería biomédica Universidad de Duke, Kumar Duraivel analiza una colorida variedad de datos de ondas cerebrales. Cada tono y línea únicos representan la actividad de uno de los 256 sensores, todos registrados en tiempo real desde el cerebro de un paciente en el quirófano. Crédito de imagen: Dan Vahaba / Duke University

Cogan afirma:

“Nos sorprendió lo buenos que fueron los resultados. [Esta] tecnología demuestra una mejora muy grande con respecto a la tecnología actual: conseguimos una resolución espacial 57 veces mayor y una intensidad de la señal neuronal un 48 por ciento superior en comparación con las grabaciones estándar. Esta mayor calidad de la señal mejoró nuestra capacidad de leer las señales cerebrales del habla en un 35 por ciento en comparación con las herramientas estándar.

Esperábamos unos resultados mejores que los de los métodos anteriores, pero es muy prometedor ver que los resultados dan resultado y abren realmente la puerta a mejores prótesis neurales del habla en un futuro próximo”.

En general, el descodificador fue preciso el 40 por ciento de las veces. Los miembros del equipo esperan seguir perfeccionando su tecnología y desarrollar una versión inalámbrica del dispositivo que permita a los pacientes moverse sin restricciones.

Viventi dijo Duke Magazine:

“Estamos en un punto en el que todavía es mucho más lento que el habla natural. Pero se puede ver la trayectoria por la que se podría llegar hasta ahí”.

Cogan dijo:

“Los próximos pasos son obtener la aprobación de la FDA [Administración de Alimentos y Medicamentos] para nuestros dispositivos, de modo que podamos ponérselos a los pacientes a largo plazo para permitir la restauración de su habla y sus capacidades comunicativas”.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Nature Communications.

[H/T: eurekalert]

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