Una conversación no se construye solo con palabras. Un asentimiento, el movimiento de una mano o un gesto del rostro también transmiten una idea. Para las personas con parálisis, recuperar esas formas de expresión puede ser tan importante como volver a hablar.
Ahora, un implante cerebral permitió que personas con parálisis controlaran en tiempo real un avatar que habla y realiza gestos.
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El trabajo, desarrollado por investigadores de la Universidad de California en San Francisco (UCSF), fue publicado en Nature Neuroscience y describe una interfaz cerebro-computadora capaz de decodificar palabras y movimientos al mismo tiempo.
Para la investigación, el equipo registró la actividad cerebral de tres personas con parálisis del tracto vocal y de las extremidades. Los participantes tenían colocado un implante de electrocorticografía, una matriz de 253 electrodos situada sobre la corteza sensoriomotora, la región que interviene en el control del movimiento y en el procesamiento de las sensaciones táctiles.
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A diferencia de otros implantes que penetran el tejido cerebral, esta rejilla se apoya sobre la superficie del cerebro. Esa ubicación permitió abarcar una zona amplia y captar patrones vinculados con movimientos de la boca y el rostro, necesarios para el habla, así como con acciones de la parte superior del cuerpo.
Los investigadores usaron modelos de aprendizaje automático para asociar esos patrones neuronales con los intentos de los participantes de pronunciar frases o realizar gestos. El sistema no recupera una señal de voz ya formada ni registra pensamientos generales: identifica la actividad producida cuando una persona intenta ejecutar una acción concreta.
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“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 del estudio en la UCSF. “Este trabajo nos muestra que es posible que una prótesis así recupere parte de esta libertad y flexibilidad”.
El equipo aplicó el sistema de decodificación simultánea en dos participantes. Uno de los programas 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 seleccionados por la persona.
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Durante las pruebas, los participantes intentaron ejecutar hasta 10 gestos y 10 palabras o frases, por separado o a la vez. El 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 trabajo 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.
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En las tareas conversacionales, el dispositivo distinguió el habla y los gestos de los dos 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 fue diferente entre participantes, una variación que los autores vincularon con las características y las causas de cada cuadro de parálisis.
Los resultados indicaron además que los programas funcionaban mejor cuando se entrenaban con señales de habla y de gestos combinadas. La observación cuestiona la idea de que ambas actividades se procesan como funciones completamente independientes y puede contribuir a diseñar interfaces que contemplen la comunicación como un conjunto de palabras, expresiones y movimientos.
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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 o hacer gestos.
Las tecnologías de seguimiento ocular y los sistemas de texto a voz ofrecen alternativas, aunque suelen exigir más tiempo y limitan las formas de expresión.
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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 eso, 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 usado en este estudio depende todavía de cables que conectan los electrodos implantados con unidades externas de procesamiento. Según adelantó el equipo, la siguiente etapa será probar una versión completamente implantable e inalámbrica, pensada para un uso de más largo plazo.
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Antes de que pueda utilizarse de forma amplia, la tecnología deberá evaluarse con más participantes y con vocabularios y repertorios gestuales mayores. “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.