Escribir con el pensamiento

Un nuevo implante de inteligencia artificial convierte en texto las letras pensadas.

JONATHON ROSEN

Cada vez que alguien se mueve, percibe, habla o hace cualquier otra cosa, el cerebro genera un patrón específico de actividad eléctrica. Desde hace décadas los científicos captan esos impulsos a través de instrumentos con el fin de conocer mejor las enfermedades cerebrales y ayudar a las personas con discapacidad. Las interfaces cerebro-ordenador en desarrollo pueden restaurar la motricidad de algunas personas afectadas por parálisis, y en este momento se trabaja en su aplicación como tratamiento de trastornos neurológicos y psiquiátricos.

Sin embargo, la próxima generación de interfaces podría ser algo parecido a escribir un mensaje de texto. Un nuevo estudio publicado en Nature describe un implante cerebral que permitiría a quienes han perdido la movilidad de los brazos escribir con el pensamiento, sin mediación de las manos.

Los autores del estudio combinaron un programa de inteligencia artificial con la implantación de electrodos en el cerebro de un paciente tetrapléjico. A este se le pidió que imaginase que estaba escribiendo a mano, y la interfaz transformó las letras y las palabras pensadas en texto visible en la pantalla del ordenador.

Esta técnica podría beneficiar a millones de personas de todo el mundo que han sufrido lesiones en las extremidades superiores o en los músculos vocales que les privan de la capacidad de escribir o hablar.

Los trabajos previos de una de las autoras, Krishna V. Shenoy, de la Universidad Stanford, han ayudado a analizar los patrones neurales asociados con el habla. Sus programas también han descodificado los movimientos imaginarios del brazo, de modo que las personas con parálisis son capaces de mover el cursor sobre un teclado virtual visible en la pantalla para elegir y pulsar las letras. Ahora bien, esta técnica solo permite alcanzar las 40 pulsaciones por minuto, mucho menos que la velocidad media, cercana a 190. En la investigación reciente se ha logrado acelerar la comunicación con la escritura a mano imaginaria. Con la nueva técnica, el participante del estudio, en aquel momento de 65 años, alcanzó mentalmente las 90 pulsaciones por minuto. Tal velocidad se acerca a la media de los escritores más veteranos, que suelen teclear unos 115 caracteres por minuto en el teléfono.

«Esta línea de trabajo podría ayudar a restaurar la comunicación de las personas con parálisis grave o con síndrome de enclaustramiento», afirma Frank Willett, autor principal del artículo e investigador del Laboratorio Traslacional de Neuroprotésica en Stanford. «Es fascinante, porque permitirá a las personas a expresarse y compartir sus pensamientos.»

El participante del estudio había sufrido una lesión medular en 2007 que le había dejado prácticamente inmovilizado del cuello hacia abajo. En 2016, el neurocirujano de Stanford Jaimie Henderson, otro de los autores del artículo, implantó dos pequeños chips de interfaces en el cerebro de este paciente. Cada uno contiene 100 electrodos que perciben la actividad neuronal. Se le implantaron en una región de la corteza motora que controla los movimientos de la mano y del brazo, lo que permitió perfilar los patrones de actividad cerebral asociados con el lenguaje escrito.

«El estudio supone, sin duda, un avance importante en el campo de las interfaces cerebro-ordenador intracorticales», opina la bioingeniera de la Universidad de Washington Amy L. Orsborn, ajena a este. «Una razón evidente de ello es que han logrado un avance enorme en una tarea difícil pero importante como es el tecleado. También supone la mejor demostración hasta la fecha del aprovechamiento de herramientas de aprendizaje automático ya disponibles, como son los modelos predictivos del lenguaje, como medio para mejorar las interfaces.»

A Mijail D. Serruya, neurólogo de la Universidad Thomas Jefferson que estudia las interfaces en la recuperación del ictus pero no ha participado en el estudio, le ha impresionado el trabajo. «Vi por primera vez la presentación de esta investigación en 2019 y creo que es estupenda. Demuestra a las claras que es posible descodificar esas trayectorias de motricidad fina a partir de la actividad neocortical.»

Serruya añade que su propia investigación puede alinearse con la de Willett para ayudar a las personas que han sufrido traumatismos encefálicos o ictus. «Hemos comprobado que las señales de control motriz pueden ser descodificadas [después de un ictus], lo que significa que algunas de las estrategias de descodificación elaboradas por Willett podrían tener aplicaciones en otros enfermos que no han sufrido lesiones medulares», asegura.

Aun así, plantea una pregunta sobre la nueva investigación, una duda que ya expuso a Willett hace unos años: aunque restaurar la comunicación a través de las letras escritas es lógico, podría no ser el modo más eficaz de hacerlo. «¿Por qué no enseñar un nuevo lenguaje basado en gestos elementales más simples, similar a las teclas del taquígrafo o al lenguaje de signos?», se pregunta Serruya. «Ello aceleraría la velocidad de comunicación y, sobre todo, reduciría el esfuerzo mental y la atención que demanda.»

Por ahora, Willett está centrado en la descodificación mental de formas más habituales de comunicación, y pretende repetir el experimento de tecleado, esta vez con más personas paralíticas. Traducir el control cerebral sobre la escritura manual puede ser un primer paso importante en la restitución de la capacidad de comunicación, explica. Pero descodificar el habla real mediante el análisis de lo que se intenta decir sigue siendo un gran reto, pues el ser humano habla con más rapidez que con la que escribe o teclea.

«Descodificar el habla con la precisión y la riqueza de vocabulario suficiente para que la gente pueda mantener una conversación general resulta muy complejo. La relación entre señal y ruido es mucho mayor, por lo que es más difícil trasladarlo al ordenador», aclara Willet. «Pero ahora estamos entusiasmados con las posibilidades que abre la descodificación de la escritura a mano con semejante precisión. Cada letra evoca un patrón distintivo de actividad neural.»

Cuando se le pregunta cuándo podría estar lista la técnica descodificadora de escritura y habla, Willett se muestra optimista pero prudente. «Es difícil predecir en qué momento nuestro método se transformará en un aparato comercializable. Algunas empresas ya están trabajando en interfaces implantables, pero nunca se sabe cuándo se dará el gran paso. ¡Espero que sea en el plazo de unos años, no de décadas!», concluye.

Puedes obtener el artículo en...

Los boletines de Investigación y Ciencia

Elige qué contenidos quieres recibir.