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Descubrimiento de cómo el cerebro codifica el habla puede dar voz a los discapacitados

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A pesar de su discapacidad, Stephen Hawking se convirtió en una de las voces más poderosas de la ciencia moderna.

Durante las últimas décadas de su vida, el renombrado astrofísico también estuvo asociado con su silla y computadora que convertía sus pensamientos en una palabra robótica.

Hawking podría ser el ejemplo más famoso de personas con habla limitada, pero no es el único orador restringido debido a una parálisis muscular.

Los investigadores quieren ayudar a las personas con habla restringida a desbloquear su comunicación con una nueva interfaz cerebral. Esta nueva máquina decodificaría lo que el cerebro envía a la lengua, el paladar, los labios y la laringe, y lo traduciría todo en palabras.

Crear una máquina para interpretar el habla 'silenciosa'

La innovadora interfaz cerebro-máquina (BMI) es el resultado de una investigación de Northwestern Medicine y Weinberg College of Arts and Sciences. El equipo descubrió cómo el cerebro controla el habla en una función similar a cómo controlaría un brazo o una pierna.

Para rastrear el cerebro, los investigadores registraron señales de dos partes separadas del cerebro. Descubrieron que el cerebro tiene dos objetivos separados en el lenguaje: lo que estamos tratando de decir (sonidos del habla) y los movimientos individuales necesarios de parte de nuestro cuerpo para expresar esas palabras y pensamientos.

Esa comprensión fue fundamental para crear un nuevo tipo de IMC.

"Esto puede ayudarnos a construir mejores decodificadores de voz para IMC, lo que nos acercará a nuestro objetivo de ayudar a las personas que están atrapadas a hablar nuevamente", dijo el autor principal Marc Slutzky, profesor asociado de neurología y fisiología en la Escuela Feinberg de la Universidad Northwestern. of Medicine y un neurólogo de Northwestern Medicine.

Cómo el cerebro transforma las palabras en habla

La mecánica detrás de sus palabras consiste en fonemas, hechos por movimientos coordinados de los labios, la lengua y otras áreas. Cómo se planifican esos gestos sigue siendo un misterio para los científicos hasta ahora.

"Hicimos la hipótesis de que las áreas motoras del habla del cerebro tendrían una organización similar para armar las áreas motoras del cerebro", dijo Slutzky. "La corteza precentral representaría los movimientos (gestos) de los labios, la lengua, el paladar y la laringe, y las áreas corticales de nivel superior representarían los fonemas en mayor medida".

Según el equipo, eso es lo que descubrieron.

"Estudiamos dos partes del cerebro que ayudan a producir el habla", dijo Slutzky. "La corteza precentral representaba los gestos en mayor medida que los fonemas. La corteza frontal inferior, que es un área del habla de nivel superior, representaba tanto fonemas como gestos".

Próximos pasos para desbloquear más voz

El equipo de Northwestern registró señales cerebrales utilizando electrodos colocados en la superficie cortical. Utilizaron pacientes sometidos a cirugía cerebral para deshacerse de los tumores cerebrales como sujetos porque tenían que estar despiertos durante la cirugía. Mientras los pacientes estaban bajo el quirófano, el equipo de Northwestern les pidió que leyeran un puñado de palabras de una pantalla.

Luego, los científicos marcaron todas las veces que los pacientes hicieron gestos y fonemas. Registraron las señales cerebrales de las áreas corticales para ver qué fonemas y gestos se creaban.

El siguiente paso para el equipo es desarrollar un algoritmo que permita que el cerebro interactúe tanto para decodificar gestos como para usar esos gestos decodificados para formar palabras y, en última instancia, el habla.


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