1 de Julio de 2021
Inteligencia artificial

Recrean el canto de un ave a partir de su actividad cerebral

El hallazgo supone un avance para el diseño de prótesis vocales que ayuden a restaurar la capacidad del habla.

El diamante cebra o mandarín (Taeniopygia guttata) es una ave con un canto repetitivo que conforma una canción con cierta complejidad. [Wikimedia Commons]

Las aves canoras poseen un sofisticado órgano vocal que les permite producir cantos complejos. Debido a sus numerosas similitudes con el habla humana, estas canciones constituyen un buen modelo para descifrar los mecanismos responsables del aprendizaje y la ejecución de las habilidades vocales. Ahora, Timothy Q. Gentner, de la Universidad de California en San Diego, y su equipo presentan un sistema capaz de leer la actividad cerebral de estos animales y generar vocalizaciones melódicas. La revista Current Biology publica los resultados de su trabajo.

Los investigadores colocaron electrodos de silicona en el cráneo de machos adultos de la especie diamante cebra o mandarín (Taeniopygia guttata) con el objeto de monitorizar la actividad cerebral durante el canto. En concreto, registraron las ondas cerebrales del núcleo premotor, involucrado en la producción de las secuencias de entre 3 y 10 sílabas de longitud, que se repiten sin variación y conforman los cantos de estas aves.

Los patrones cerebrales sirvieron como base para el aprendizaje de una red neuronal artificial. A partir de representaciones simples de las vocalizaciones, esto es ecuaciones matemáticas que modelaban los cambios de presión y tensión del aparato vocal, el algoritmo fue capaz de generar predicciones sobre los sonidos y reproducirlos, basándose en la actividad eléctrica cerebral detectada.

El siguiente paso será entrenar al sistema para que pueda leer las ondas cerebrales y producir melodías en tiempo real, sin la ayuda de modelos o simplificaciones intermedias. No obstante, ello presenta un reto importante: los factores espacio-temporales. Tanto las aves como las personas oímos las vocalizaciones a medida que las emitimos, hecho que nos permite ajustar el canto o el habla y decidir la siguiente nota o palabra, así como corregir errores. Por consiguiente, para que las futuras prótesis vocales sean de utilidad deberán permitir esta retroalimentación. Es decir, interpretar la actividad cerebral y reproducir los sonidos de forma rápida, a fin de que el sujeto pueda expresarse de forma fluida.

Marta Pulido Salgado

Referencia: «Neurally driven synthesis of learned, complex vocalizations», de E. M. Arneodo et al., en Current Biology. Publicado el 16 de junio de 2021.

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