Implante bilingüe de lectura cerebral decodifica español e inglés

Un implante cerebral bilingüe de IA ayuda a un superviviente de un accidente cerebrovascular a conversar tanto en español como en inglés

Por Amanda Heidt & revista naturaleza

Por primera vez, un implante cerebral ha ayudado a una persona bilingüe que no puede articular palabras a comunicarse en ambos idiomas. Un Sistema de inteligencia artificial (IA) acoplado al implante cerebral decodifica, en tiempo real, lo que el individuo intenta decir, ya sea en español o en inglés.

Los hallazgos, publicados el 20 de mayo en Ingeniería Biomédica de la Naturalezaproporcionar información sobre cómo nuestro cerebro procesa el lenguajey algún día podría conducir a dispositivos duraderos capaces de restaurar el habla multilingüe en personas que no pueden comunicarse verbalmente.

“Este nuevo estudio es una contribución importante para el campo emergente de las neuroprótesis de restauración del habla”, afirma Sergey Stavisky, neurocientífico de la Universidad de California, Davis, que no participó en el estudio. Aunque el estudio incluyó sólo a un participante y aún queda trabajo por hacer, “hay muchas razones para pensar que esta estrategia funcionará con mayor precisión en el futuro cuando se combine con otros avances recientes”, dice Stavisky.

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Implante restaurador del habla

La persona en el centro del estudio, apodada Pancho, sufrió un derrame cerebral a los 20 años que paralizó gran parte de su cuerpo. Como resultado, puede gemir y gruñir pero no puede hablar con claridad. Cuando tenía treinta años, Pancho se asoció con Edward Chang, un neurocirujano de la Universidad de California en San Francisco, para investigar los efectos duraderos del derrame cerebral en su cerebro. En un estudio innovador publicado en 2021, el equipo de Chang implantó quirúrgicamente electrodos en la corteza de Pancho para registrar la actividad neuronal, que se tradujo en palabras en una pantalla.

La primera frase de Pancho, “Mi familia está afuera”, fue interpretada al inglés. Pero Pancho es un hablante nativo de español que aprendió inglés sólo después de sufrir un derrame cerebral. Es el español el que todavía evoca en él sentimientos de familiaridad y pertenencia. “Los idiomas que habla alguien en realidad están muy vinculados a su identidad”, dice Chang. “Por eso, nuestro objetivo a largo plazo nunca ha sido simplemente reemplazar las palabras, sino restaurar la conexión entre las personas”.

Para lograr este objetivo, el equipo desarrolló un sistema de inteligencia artificial para descifrar el habla bilingüe de Pancho. Este esfuerzo, dirigido por el estudiante de doctorado de Chang, Alexander Silva, implicó entrenar el sistema mientras Pancho intentaba decir casi 200 palabras. Sus esfuerzos por formar cada palabra crearon un patrón neuronal distinto que fue registrado por los electrodos.

Luego, los autores aplicaron su sistema de inteligencia artificial, que tiene un módulo en español y otro en inglés, a frases que Pancho intentaba decir en voz alta. Para la primera palabra de una frase, el módulo de español elige la palabra en español que mejor coincide con el patrón neuronal. El componente en inglés hace lo mismo, pero elige entre el vocabulario en inglés. Por ejemplo, el módulo de inglés podría elegir ‘ella’ como la primera palabra más probable de una frase y evaluar su probabilidad de ser correcta en un 70%, mientras que el módulo de español podría elegir ‘estar’ y medir su probabilidad de ser correcta. siendo correcto al 40%.

Palabra por palabra

A partir de ahí, ambos módulos intentan construir una frase. Cada uno elige la segunda palabra basándose no sólo en la coincidencia del patrón neuronal sino también en si es probable que siga a la primera. Por lo tanto, “yo soy” obtendría una puntuación de probabilidad más alta que “yo no”. El resultado final produce dos oraciones, una en inglés y otra en español, pero la pantalla que enfrenta Pancho muestra solo la versión con la puntuación de probabilidad total más alta.

Los módulos pudieron distinguir entre inglés y español basándose en la primera palabra con un 88% de precisión y decodificaron la oración correcta con una precisión del 75%. Pancho podría llegar a tener conversaciones sinceras y espontáneas con el equipo de investigación. “Después de la primera vez que hicimos una de estas frases, hubo unos minutos en los que simplemente estábamos sonriendo”, dice Silva.

Dos idiomas, un área del cerebro

Los hallazgos revelaron aspectos inesperados del procesamiento del lenguaje en el cerebro. Algunos experimentos previos que utilizaron herramientas no invasivas han sugerido que diferentes idiomas activan distintas partes del cerebro. Pero el examen de las señales registradas directamente en la corteza por parte de los autores encontró que “gran parte de la actividad tanto en español como en inglés procedía en realidad de la misma área”, dice Silva.

Además, las respuestas neurológicas de Pancho no parecían diferir mucho de las de los niños que crecieron bilingües, a pesar de que tenía unos treinta años cuando aprendió inglés, en contraste con los resultados de estudios anteriores. En conjunto, estos hallazgos sugieren a Silva que diferentes idiomas comparten al menos algunas características neurológicas y que podrían generalizarse a otras personas.

Kenji Kansaku, neurofisiólogo de la Universidad Médica Dokkyo en Mibu, Japón, que no participó en el estudio, dice que además de agregar participantes, el siguiente paso será estudiar idiomas “con propiedades articulatorias muy diferentes” al inglés, como el inglés. mandarín o japonés. Esto, dice Silva, es algo que ya está investigando, junto con el “cambio de código”, o el paso de un idioma a otro en una sola oración. “Lo ideal sería que las personas pudieran comunicarse de la forma más natural posible”.

Este artículo se reproduce con permiso y fue publicado por primera vez el 21 de mayo de 2024.