Un hombre paralizado del cuello hacia abajo debido a una lesión en la médula espinal que sufrió en 2007 ha demostrado que puede comunicar sus pensamientos gracias a un sistema de implante cerebral que traduce su escritura imaginaria en texto real.
El dispositivo, que forma parte de una colaboración de investigación de larga data llamada BrainGate, es un interfaz cerebro-computadora (BCI), que utiliza inteligencia artificial (AI) para interpretar señales de actividad neuronal generadas durante la escritura a mano.
En este caso, el hombre, llamado T5 en el estudio, y que tenía 65 años en el momento de la investigación, no estaba escribiendo nada, ya que su mano, junto con todas sus extremidades, habían estado paralizadas durante varios años. años.
Pero durante el experimento, reportado en Naturaleza a principios de año, el hombre se concentró como si estuviera escribiendo, efectivamente, pensando en hacer las letras con un bolígrafo y un papel imaginarios.
Mientras hacía esto, los electrodos implantados en su corteza motora registraban señales de su actividad cerebral, que luego eran interpretadas por algoritmos que se ejecutaban en una computadora externa, decodificando las trayectorias imaginarias de la pluma de T5, que trazaban mentalmente las 26 letras del alfabeto y algunos signos de puntuación básicos. .
“Este nuevo sistema utiliza tanto la rica actividad neuronal registrada por los electrodos intracorticales como el poder de los modelos de lenguaje que, cuando se aplican a las letras decodificadas neuronalmente, pueden crear texto rápido y preciso”. dice primer autor del estudio Frank Willett, investigador de prótesis neuronales de la Universidad de Stanford.
Sistemas similares desarrollados como parte de BrainGate han estado transcribiendo la actividad neuronal en texto durante varios años, pero muchas interfaces anteriores se han centrado en diferentes metáforas cerebrales para indicar qué caracteres escribir, como escribir con un clic y apuntar con un cursor de computadora controlado por la mente.
Sin embargo, no se sabía qué tan bien las representaciones neuronales de la escritura a mano, una habilidad motora más rápida y diestra, podrían retenerse en el cerebro, ni qué tan bien podrían aprovecharse para comunicarse con una interfaz cerebro-computadora, o BCI.
Aquí, T5 mostró cuántas promesas podría ofrecer un sistema de escritura a mano virtual para las personas que han perdido prácticamente todo movimiento físico independiente.
Un diagrama de cómo funciona el sistema. (F. Willett et al., Nature, 2021, Erika Woodrum)
En las pruebas, el hombre pudo lograr velocidades de escritura de 90 caracteres por minuto (alrededor de 18 palabras por minuto), con aproximadamente un 94 por ciento de precisión (y hasta un 99 por ciento de precisión con la autocorrección habilitada).
Esa tasa no solo es significativamente más rápida que los experimentos BCI anteriores (usando cosas como teclados virtuales), sino que está casi a la par con la velocidad de escritura de los usuarios de teléfonos inteligentes en el grupo de edad del hombre, que es de aproximadamente 115 caracteres o 23 palabras por minuto, los investigadores decir.
“Hemos aprendido que el cerebro conserva su capacidad para prescribir movimientos finos una década después de que el cuerpo ha perdido su capacidad para ejecutar esos movimientos”. Willett dice.
“Y hemos aprendido que los movimientos intencionados complicados que involucran velocidades cambiantes y trayectorias curvas, como la escritura a mano, se pueden interpretar más fácil y rápidamente mediante los algoritmos de inteligencia artificial que estamos usando que los movimientos intencionados más simples, como mover un cursor en línea recta. camino a una velocidad constante “.
Básicamente, los investigadores dicen que las letras alfabéticas son muy diferentes entre sí en forma, por lo que la IA puede decodificar la intención del usuario más rápidamente a medida que se dibujan los personajes, en comparación con otros sistemas BCI que no utilizan docenas de entradas diferentes en de la misma manera.
La caligrafía imaginada del hombre, interpretada por el sistema. (Frank Willett)
A pesar del potencial de esta tecnología, la primera en su tipo, los investigadores enfatizan que el sistema actual es solo una prueba de concepto hasta ahora, ya que solo se ha demostrado que funciona con un participante, por lo que definitivamente no es un producto completo y clínicamente viable. todavía.
Los siguientes pasos de la investigación podrían incluir capacitar a otras personas para que usen la interfaz, expandir el conjunto de caracteres para incluir más símbolos (como letras mayúsculas), refinar la sensibilidad del sistema y agregar herramientas de edición más sofisticadas para el usuario.
Aún queda mucho trabajo por hacer, pero podríamos estar viendo un nuevo y emocionante desarrollo aquí, que brinde la capacidad de comunicarse con las personas que lo perdieron.
“Nuestros resultados abren un nuevo enfoque para las BCI y demuestran la viabilidad de decodificar con precisión movimientos rápidos y diestros años después de la parálisis”. los investigadores escriben.
“Creemos que el futuro de las BCI intracorticales es brillante”.
Los hallazgos se informan en Naturaleza.
.