Gli scienziati hanno trovato un modo per decodificare i segnali cerebrali in parole

Un'illustrazione concettuale delle onde cerebrali e del parlato Nick Piccolo

Non devi pensarci: quando parli, il tuo cervello invia segnali alle tue labbra, lingua, mascella e laringe, che lavorano insieme per produrre i suoni desiderati.

Ora gli scienziati di San Francisco affermano di aver sfruttato questi segnali cerebrali per creare un dispositivo in grado di sputare frasi complete, come Non lavare i piatti sporchi di Charlie e le apparecchiature critiche necessitano di un'adeguata manutenzione.

La ricerca è un passo verso un sistema in grado di aiutare le persone gravemente paralizzate a parlare e, forse un giorno, gadget di consumo che consentano a chiunque di inviare un messaggio direttamente dal cervello .

Un team guidato dal neurochirurgo Edward Chang dell'Università della California, San Francisco, ha registrato dal cervello di cinque persone con epilessia, che stavano già subendo un intervento chirurgico al cervello, mentre parlavano da un elenco di 100 frasi.

Quando il team di Chang ha successivamente inviato i segnali a un modello computerizzato del sistema vocale umano, ha generato un discorso sintetizzato che era quasi per metà intelligibile.

Un campione di discorso generato dalla decodifica dei segnali cerebrali di un paziente.

Lo sforzo non si basa sul pensiero astratto, ma ascolta invece i nervi che si infiammano mentre dicono ai tuoi organi vocali di muoversi. In precedenza, i ricercatori hanno utilizzato tali segnali motori provenienti da altre parti del cervello per controllare le braccia robotiche.

Stiamo attingendo alle parti del cervello che controllano questi movimenti: stiamo cercando di decodificare i movimenti, piuttosto che il discorso direttamente, dice Chang.

Nell'esperimento di Chang, i segnali sono stati registrati utilizzando un cuscinetto flessibile di elettrodi chiamato array di elettrocorticografia, o ECoG, che poggia sulla superficie del cervello.

Per testare quanto bene i segnali potessero essere usati per ricreare ciò che i pazienti avevano detto, i ricercatori hanno riprodotto i risultati sintetizzati alle persone assunte su Mechanical Turk, un sito di crowdsourcing, che hanno cercato di trascriverli usando un pool di possibili parole. Quegli ascoltatori potevano capire in media dal 50 al 70% delle parole.

Questo è probabilmente il miglior lavoro svolto in BCI [interfacce cervello-computer] in questo momento, afferma Andrew Schwartz, ricercatore su tali tecnologie presso l'Università di Pittsburgh. Dice che se i ricercatori dovessero inserire sonde all'interno del tessuto cerebrale, non solo sopra il cervello, l'accuratezza potrebbe essere molto maggiore.

Gli sforzi precedenti hanno cercato di ricostruire parole o suoni di parole da segnali cerebrali. Nel gennaio di quest'anno, ad esempio, i ricercatori della Columbia University hanno misurato i segnali nella parte uditiva del cervello quando i soggetti hanno sentito qualcun altro pronunciare i numeri da 0 a 9. Sono stati quindi in grado di determinare quale numero era stato sentito.

Le interfacce cervello-computer non sono ancora sufficientemente avanzate, né abbastanza semplici, per assistere le persone paralizzate, sebbene questo sia un obiettivo degli scienziati.

L'anno scorso, un altro ricercatore dell'UCSF ha iniziato a reclutare persone con SLA, o malattia di Lou Gehrig, per ricevere impianti ECoG. Quello studio tenterà di sintetizzare il discorso, secondo una descrizione dello studio, oltre a chiedere ai pazienti di controllare un esoscheletro che sostiene le loro braccia.

Chang dice che il suo stesso sistema non viene testato sui pazienti. E non è chiaro se funzionerebbe per le persone incapaci di muovere la bocca. Il team dell'UCSF afferma che la loro configurazione non ha funzionato altrettanto bene quando hanno chiesto ai relatori di pronunciare parole in silenzio invece di pronunciarle ad alta voce.

Alcune aziende della Silicon Valley hanno affermato di sperare di sviluppare lettori di cervello pensati per testo commerciali. Uno di loro, Facebook, afferma che sta finanziando ricerche correlate all'UCSF per dimostrare la prima interfaccia vocale silenziosa in grado di digitare 100 parole al minuto, secondo un portavoce.

Facebook non ha pagato per lo studio in corso e l'UCSF ha rifiutato di descrivere le ulteriori ricerche che sta facendo per conto del gigante dei social media. Ma Facebook afferma di vedere che il sistema impiantato è un passo verso il tipo di dispositivo di consumo che vuole creare.

Questo obiettivo è ben allineato con la missione dell'UCSF di sviluppare una protesi di comunicazione impiantabile per le persone che non possono parlare, una missione che supportiamo. Facebook non sta sviluppando prodotti che richiedono dispositivi impiantabili, ma la ricerca dell'UCSF potrebbe informare la ricerca sulle tecnologie non invasive, ha affermato la società.

Chang afferma di non essere a conoscenza di alcuna tecnologia in grado di funzionare dall'esterno del cervello, dove i segnali si mescolano e diventano difficili da leggere.

Lo studio che abbiamo fatto riguardava persone sottoposte a neurochirurgia. Non siamo davvero a conoscenza della tecnologia non invasiva attualmente disponibile che potrebbe consentirti di farlo dall'esterno della testa, dice. Credetemi, se esistesse avrebbe profonde applicazioni mediche.

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