La tecnología que ha devuelto la voz (y su puesto de trabajo) a un paciente con ELA
A pesar de los avances que se han observado durante años en revistas científicas y anunciados en los periódicos, la promesa de las interfaces cerebro-computadora (BCI) para ayudar a los pacientes paralizados a comunicarse con el mundo exterior ha permanecido en los laboratorios. … A menudo, la tecnología funcionaba, pero era demasiado costosa para trasladarla al mundo real: pacientes, conectados a sistemas informáticos complejos y bajo estricta supervisión de un batallón de científicospudieron deletrear palabras o mover cursores en una pantalla. Sin embargo, cuando los equipos de búsqueda se detuvieron, la realidad de la parálisis volvió a imponerse. Hoy, un salto tecnológico cualitativo ha roto esta barrera.
Por primera vez, un paciente con esclerosis lateral amiotrófica (ELA) avanzada ha utilizado con éxito un implante cerebral totalmente independiente en tu propia casaacumulando miles de horas de uso comunicándose con la familia, navegando por Internet e incluso manteniendo un trabajo de tiempo completo.
El estudio publicado esta semana en “Nature Medicine” está liderado por un neurocientífico tarjeta de nicolas y colegas de la Universidad de California, Davis, y describe la experiencia de T15, un hombre de 45 años con esclerosis lateral amiotrófica que, a pesar de la retención de los movimientos oculares, sufre una parálisis grave y una disartria grave que le impide hablar de forma inteligible.
Tradicionalmente, este nivel de postración reduce considerablemente la autonomía y la calidad de vida de los pacientes. Las tecnologías de asistencia actuales, como los ratones giroscópicos faciales o los sistemas de seguimiento ocular, suelen ser lentas, agotadoras o requieren un cuidador capacitado recalibra constantemente el sistema. El nuevo dispositivo, por otro lado, se integra de forma invisible en la rutina diaria del hogar.
La mente controla el ratón.
Para lograr este objetivo, los cirujanos implantaron cuatro conjuntos de microelectrodos (conocidos como «conjuntos de Utah») en la corteza motora del habla del paciente. Estos pequeños sensores registrar la actividad neuronal individuo cuando el sujeto intenta hablar o mover sus extremidades. La verdadera revolución en este trabajo no está sólo en los implantes, sino en la arquitectura del “software” que procesa estas señales en tiempo real. Los investigadores han desarrollado un sistema multimodal capaz de decodificar simultáneamente el habla imaginada y los movimientos del cursor de una computadora.
La verdadera revolución de este trabajo reside en la arquitectura del “software” que procesa estas señales en tiempo real.
«Demostramos el uso independiente y casi diario de un BCI multimodal con novedosos decodificadores de cursor y texto cerebral por parte de un hombre paralítico», explica el equipo de investigadores en el artículo. Los resultados son contundentes: durante 19 meses, el paciente utilizó el sistema durante más de 3.800 horas en su domicilio, sin la presencia de investigadores. Durante este tiempo logró comunicar 183.060 frases.o casi dos millones de palabras a una velocidad promedio de 56 palabras por minuto.
Para poner las cosas en perspectiva, la velocidad de sus sistemas de comunicaciones heredados Apenas rocé las 7 palabras por minuto.. El dispositivo funciona como un traductor instantáneo de las intenciones del usuario. Cuando T15 intenta pronunciar una frase, un algoritmo basado en redes neuronales transformadoras (una tecnología similar a la que impulsa los grandes modelos de inteligencia artificial actuales) convierte los patrones eléctricos del cerebro en fonemas y, posteriormente, en texto.
El sistema es tan preciso que en una prueba formal de un vocabulario de más de 125.000 palabras, la precisión del decodificador superó el 99%. Además, el propio paciente clasificó el 92% de las frases generadas en su vida diaria como completamente correcto o simplemente con una mala palabra.
La transición del laboratorio al hogar
La inestabilidad de la señal es uno de los mayores problemas con las interfaces cerebrales. El tejido cerebral cambia sutilmente con el tiempo y los electrodos experimentan pequeñas variaciones que, hasta ahora, nos obligaban a dejar de usar el dispositivo para realizar calibraciones prolongadas guiadas por técnicos. El equipo de la Universidad de California resolvió este problema utilizando un algoritmo de calibración de fondo. El sistema aprovecha los momentos en los que el paciente interactúa con la pantalla para autoajustarse sin interrumpir la conversación.
El equipo de la UC resolvió el problema de la inestabilidad de la señal con un algoritmo de calibración de fondo
Además de la voz, el implante permite el control del ordenador personal del paciente mediante un decodificador de movimiento. Al imaginar mover su mano derecha, el usuario muestra un cursor en la pantalla, lo que le permite enviar correos electrónicos, administrar sus finanzas y realizar videollamadas. Inicialmente, este proceso requirió casi 17 minutos de preparación diaria, pero la actualización del sistema a una red neuronal recurrente (RNN) redujo el tiempo necesario para tomar el control del mouse. menos de un minuto al día.
A pesar de este éxito, los autores se mantienen cautelosos y señalan que el estudio tiene limitaciones obvias. cuando se trata de solo un participanteAún no se puede garantizar que el sistema funcione con la misma eficacia en personas que padecen otras afecciones neurológicas o con perfiles clínicos diferentes. Asimismo, el equipamiento actual sigue siendo voluminoso: requiere un carrito con ordenadores conectado mediante cables físicos a la base de titanio de la cabeza del paciente. El próximo objetivo de la neurotecnología será miniaturizar estos componentes y desarrollar sistemas completamente inalámbricos que no dependan de la asistencia de un cuidador para encender el equipo. Sin embargo, la capacidad de este paciente para mantener su empleo y comunicarse con fluidez demuestra que el futuro de las prótesis neurales ya no es una simulación de laboratorio.
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