Nel tentativo di aiutare le persone che non possono parlare, i neuroscienziati hanno sviluppato un dispositivo in grado di convertire i segnali cerebrali in parole. Questa tecnologia non è ancora sufficientemente sviluppata per essere utilizzata al di fuori del laboratorio, sebbene possa essere utilizzata per sintetizzare intere frasi che sono per lo più comprese, scrive "Nature".
Nel tentativo di aiutare le persone che non possono parlare, i neuroscienziati hanno sviluppato un dispositivo in grado di convertire i segnali cerebrali in parole.
Questa tecnologia non è ancora sufficientemente matura per essere utilizzata al di fuori del laboratorio, sebbene possa essere utilizzata per sintetizzare intere frasi generalmente comprese. I creatori del decoder vocale hanno presentato la sua descrizione in un articolo pubblicato sulla rivista Nature il 24 aprile.
Gli scienziati hanno utilizzato l'intelligenza artificiale in passato per tradurre i segnali cerebrali in singole parole, per lo più costituite da una sillaba, afferma Chethan Pandarinath, neuroingegnere della Emory University di Atlanta, in Georgia, che ha scritto un commento all'articolo. "Saltare da una sillaba a una frase è tecnicamente impegnativo e, in parte, è per questo che il lavoro è così impressionante", dice.
Converti il movimento in suono
Molte persone che hanno perso la capacità di parlare comunicano utilizzando un dispositivo che richiede loro di fare piccoli movimenti per utilizzare il cursore per selezionare lettere o parole sullo schermo. Un esempio famoso è stato il fisico britannico Stephen Hawking, che aveva una malattia dei motoneuroni. Ha usato un dispositivo vocale che è stato attivato dal muscolo della guancia, ha detto il leader dello studio Edward Chang, un neurochirurgo presso l'Università della California, a San Francisco.
Poiché le persone che utilizzano tali dispositivi devono digitare le parole lettera per lettera, questi dispositivi possono essere molto lenti, "parlando" fino a dieci parole al minuto, afferma Chang. Il linguaggio naturale comporta una media di 150 parole al minuto. "Ciò è dovuto all'efficienza del tratto vocale", dice. E così Chang e il suo team hanno deciso di simulare il sistema vocale durante la costruzione del loro decoder vocale.
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Gli scienziati hanno lavorato con cinque persone a cui sono stati impiantati elettrodi sulla superficie del cervello durante il trattamento dell'epilessia. All'inizio, quando i partecipanti all'esperimento hanno letto ad alta voce centinaia di frasi, gli scienziati hanno registrato l'attività del cervello. Chang e colleghi hanno quindi combinato queste registrazioni con i dati di esperimenti precedenti che hanno esaminato il modo in cui i movimenti della lingua, delle labbra, della mascella e della laringe producono il suono.
Utilizzando questi dati, gli scienziati hanno "addestrato" un algoritmo di apprendimento profondo e quindi incluso questo programma nel loro decodificatore. Il dispositivo converte i segnali cerebrali in movimenti specifici del tratto vocale e converte questi movimenti in discorso sintetico. Le persone che hanno ascoltato le 101 frasi sintetizzate sono state in grado di comprendere una media del 70% delle parole, dice Chang.
In un altro esperimento, gli scienziati hanno chiesto a uno dei partecipanti di leggere le frasi ad alta voce e quindi silenziarle con la bocca. Le frasi sintetizzate in questo caso erano di qualità inferiore rispetto a quelle sintetizzate dal discorso "parlato", dice Chang, ma i risultati sono ancora incoraggianti.
La comprensione del parlato sintetizzato è una questione di futuro
La parola, sintetizzata convertendo i segnali cerebrali in movimenti del tratto vocale e traducendoli in suono, è più facile da capire rispetto alla parola, che viene sintetizzata convertendo i segnali cerebrali direttamente in suono, afferma Stephanie Riès, neuroscienziata della San Diego State University. in California.
Ma non è chiaro se il nuovo decodificatore vocale funzionerà con parole che le persone “parlano” solo nella loro mente, afferma Amy Orsborne, neuroingegnere dell'Università di Washington a Seattle. "L'articolo mostra molto bene che il dispositivo funziona con il linguaggio mimico", dice. "Ma come funziona se la persona non muove le labbra?"
Marc Slutzky, neuroscienziato della Northwestern University di Chicago, Illinois, è d'accordo e afferma che il decodificatore vocale può essere più efficiente. Nota che gli ascoltatori hanno identificato il discorso sintetizzato scegliendo le parole da una serie di scelte, ma con l'aumentare del numero di scelte, è diventato più difficile capire le parole.
Questa ricerca "è un passo davvero importante, ma c'è ancora molto da fare prima che il discorso sintetizzato possa essere facilmente compreso", dice Slutsky.
Georgia Guglielmi (Giorgia Guglielmi)
