Una mujer vuelve a hablar 18 años después de un ictus gracias a una neuroprótesis

Ann, que perdió el habla a los 30 años a causa de un ictus, la ha recuperado dieciocho años después gracias a una neuroprótesis de 253 electrodos implantados sobre su cerebro. Los electrodos registran su actividad cerebral y transmiten las señales a un ordenador, que pronuncia las palabras de manera instantánea con una voz igual a la que tenía Ann antes del ictus.

Es la primera vez que una neuroprótesis consigue devolver una comunicación verbal fluida a una persona que ha perdido la capacidad de hablar. El equipo que ha tratado a Ann, de las universidades de California en Berkeley (UCB) y en San Francisco (UCSF) en EE.UU., presenta hoy los detalles del avance en la revista Nature Neuroscience.

La paciente, que hasta ese momento se encontraba bien de salud, sufrió un ictus que le afectó al tronco del encéfalo en 2005. Desde entonces solo había podido pronunciar unos pocos monosílabos como “ah” y “oh”, y utilizaba un tablero de letras para comunicarse.

Neurocirujanos de la Escuela de Medicina de la UCSF le implantaron los electrodos sobre la región del cerebro que controla los movimientos del habla, en el hemisferio izquierdo. La intervención se realizó en septiembre de 2022. Los electrodos se colocaron en las meninges, las membranas situadas entre el cerebro y el cráneo. 

“Interceptamos las señales en el punto en que el pensamiento se convierte en vocalización”, explica Cheol Jun Cho, primer autor de la investigación, en un comunicado de la UCB. “Decodificamos la señal después de que se haya pensado qué decir, después de haber decidido qué palabras usar y cómo mover los músculos del aparato fonador”.

Para enseñar a hablar al ordenador, los investigadores pidieron a Ann que leyera frases cortas en una pantalla -por ejemplo, “¿cómo estás?”- y luego intentara pronunciarlas, aun sabiendo que no podía hablar. Con técnicas de inteligencia artificial, el ordenador empezó a interpretar cada vez mejor lo que Ann quería decir.

Después le pidieron que construyera sus propias frases e intentara pronunciarlas. Además, sintetizaron la voz del ordenador para que fuera igual a la voz que tenía ella antes de perder el habla, de la que conservaba algunas grabaciones.

Pasados unos meses consiguieron que el ordenador reprodujera lo que Ann quería decir en menos de un segundo, y sin necesidad de que ella interrumpiera su pensamiento para esperar a que la máquina hablara.

“La síntesis de habla continua y de apariencia natural a partir de la actividad cerebral, y con un retraso mínimo, es un objetivo principal de las tecnologías que restauran el habla para pacientes con parálisis grave”, escriben los investigadores en Nature Neuroscience. “Los retrasos en el habla pueden frenar el flujo de la conversación, causando frustración tanto para quien habla como para quien escucha”.

Aunque otros equipos de investigación han conseguido convertir señales cerebrales de pacientes sin habla en sonidos inteligibles generados por ordenador, ninguno lo había hecho con suficiente rapidez para permitir una comunicación fluida.

Además, el hecho de restaurar la voz original de la paciente es un avance “altamente deseado por esta participante y por otros”, destacan los autores del trabajo.

La investigación sobre neuroprótesis que intentan decodificar señales cerebrales se ha visto acelerada por los avances en computación e inteligencia artificial, reconocen los investigadores.

“Nuestra estrategia traslada a las neuroprótesis la misma capacidad de decodificación rápida del habla de dispositivos como Alexa y Siri”, declara el ingeniero informático y neurocientífico Gopala Anumanchipalli, director de la investigación. “Utilizando un algoritmo similar, podemos decodificar datos neuronales y, por primera vez, posibilitar una transmisión de voz casi simultánea”.

“Esta nueva tecnología tiene un potencial enorme para mejorar la calidad de vida de personas que viven con parálisis graves que afectan al habla”, añade el neurocirujano Edward Chang. “Los últimos avances en IA están acelerando de manera importante las interfaces cerebro-ordenador para su uso práctico en el mundo real en un futuro próximo”.

Los investigadores presentan el caso de Ann como “una demostración de prueba de concepto”, pero advierten que la tecnología “requiere más mejoras antes de que sea clínicamente viable como neuroprótesis del habla”.

Las mejoras en las que están trabajando ahora están orientadas a mejorar los algoritmos para generar el habla con más rapidez y precisión. Además, esperan mejorar la expresividad de la voz que emite el ordenador para que reproduzca los cambios de entonación y volumen que se producen en el habla natural. 

El objetivo final, concluyen en Nature Neuroscience, es “el desarrollo de una neuroprótesis del habla adecuada para el uso diario por parte de personas que no pueden hablar”.