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Hace dieciocho años, Ann que entonces tenía 30 años, sufrió un derrame en el tronco encefálico que la dejó gravemente paralizada, perdiendo el control de todos los músculos de su cuerpo. Al principio ni siquiera podía respirar por sí misma. Hasta el día de hoy, los médicos aún desconocen las causas del derrame.
Un grupo de investigadores de la Universidad de California liderado por el Dr. Edward F. Chang ha desarrollado una interfaz cerebro-computadora que decodifica las señales cerebrales de la paciente (Ann) y las convierte en voz sintetizada que un avatar digital pronuncia en voz alta. Este avatar, al mismo tiempo, reproduce movimientos faciales, haciendo que la mandíbula se abra y se cierra y los labios se muevan. También es capaz de recrear los movimientos faciales de alegría, tristeza y sorpresa. El sistema puede convertir estas señales en texto a una velocidad de 78 palabras por minuto, con una tasa media de error de palabras del 25%, superando sistemas similares. En lugar de reconocer palabras completas, el sistema identifica fonemas, unidades mínimas sonoras del habla, mejorando la velocidad y la precisión. El sistema solo necesitó aprender 39 fonemas para descifrar cualquier palabra en inglés. A fin de capturar las señales, los investigadores implantaron 253 electrodos de matriz sobre la superficie del surco lateral (cisura de Rolando) del cerebro de la paciente. Estos electrodos se conectaron a través de un cable a un puerto fijado a su cabeza, que es utilizado para enviar las señales eléctricas cerebrales a las computadoras. Para crear la voz digital del avatar, el equipo ideó un algoritmo de inteligencia artificial para reconocer señales cerebrales únicas para el habla. Luego, se usó la voz de la paciente antes de la lesión, extraída de una grabación de ella hablando en su boda.
Este trabajo de investigación desarrollado por los departamentos de Bioingeniería de la Universidad de California en Berkeley y en San Francisco, ofrece la posibilidad a usuarios que no pueden hablar de comunicarse casi a la misma velocidad que las personas sanas y de tener conversaciones mucho más fluidas. Este es un ejemplo notable de cómo la Bioingeniería puede ayudar a mejorar la calidad de vida de personas que padecen daños corporales permanentes.
Por: Harry Saavedra
Referencias
Metzger, S.L., Littlejohn, K.T., Silva, A.B. et al. A high-performance neuroprosthesis for speech decoding and avatar control. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06443-4 GitHub - UCSF-Chang-Lab BRAVO/multimodal-decoding: Code associated with the paper titled "A high- performance neuroprosthesis for speech decoding and avatar control" , published in Nature in 2023.
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