La inteligencia artificial (IA) sigue demostrando su capacidad para transformar la medicina y la neurociencia. En esta ocasión, ayudando a un paciente que perdió el habla a causa de un accidente cerebrovascular (ACV), a comunicarse en dos idiomas. Científicos de la Universidad de California, en San Francisco, Estados Unidos, desarrollaron un implante cerebral que permitió a un hombre bilingüe, con parálisis, expresarse por primera vez en español e inglés, de acuerdo a su preferencia. Esta innovación abre nuevas vías para entender el procesamiento del lenguaje en el cerebro humano. A la vez que marca un avance significativo en el campo de las neuroprótesis para la restauración del habla.

El Centro de Ingeniería Neural y Prótesis de la universidad trabajó durante varios años para diseñar un sistema de decodificación capaz de convertir la actividad cerebral del hombre en oraciones en ambos idiomas y mostrarlas en una pantalla. Un artículo publicado en Nature Biomedical Engineering describe la investigación e identifica al hombre como «Pancho», un nombre ficticio para preservar su identidad. Pancho puede emitir gemidos y gruñidos, pero no puede articular palabras claras. Es un hablante nativo de español que aprendió inglés en su adultez.

Bajo la dirección del Dr. Edward Chang, neurocirujano y codirector del centro, Pancho recibió un implante neuronal en febrero de 2019. Lo que permitió a los científicos comenzar a rastrear su actividad cerebral. Utilizando una red neuronal, los investigadores entrenaron el implante para decodificar palabras basándose en la actividad cerebral producida cuando intentaba articularlas. Este método de IA permite que el implante cerebral, conocido científicamente como dispositivo de interfaz cerebro-computadora, procese datos de una manera similar al cerebro humano.

Primeros avances

Para 2021, la tecnología ya había ayudado significativamente a restaurar la capacidad de Pancho para comunicarse, pero solo en inglés. «La decodificación del habla se ha demostrado principalmente para monolingües. Sin embargo, la mitad del mundo es bilingüe y cada idioma contribuye a la personalidad y la visión del mundo«, explicaron los especialistas. «Es necesario desarrollar decodificadores que permitan a los bilingües comunicarse con ambos idiomas«. La investigación de 2021 sirvió de base para desarrollar un sistema de decodificación que permitió que el implante funcionara en español e inglés.

Comunicarse en el idioma deseado

Después de descubrir que el cerebro de Pancho tenía «actividad cortical» en ambos idiomas, años después de quedar paralizado, los científicos se dieron cuenta de que podían aprovechar esto para entrenar un implante cerebral bilingüe, sin la necesidad de sistemas de decodificación específicos del idioma por separado. «Aprovechamos este hallazgo para demostrar la transferencia de aprendizaje entre idiomas. Los datos recopilados en un primer idioma podrían acelerar significativamente el entrenamiento de un decodificador en el segundo idioma», explicó el grupo de investigación de Chang en X. «Esto nos permitió entrenar un modelo que se generalizó en un conjunto compartido de sílabas en inglés y español».

En 2022, los científicos demostraron la viabilidad del método. Nuevamente utilizaron una red neuronal artificial para entrenar el implante cerebral de Pancho en la actividad neuronal producida por su habla bilingüe. Según sus hallazgos, Pancho pudo utilizar el sistema de decodificación bilingüe, participar en conversaciones y cambiar de idioma según desease.

En última instancia, el estudio muestra «la viabilidad de una neuroprótesis del habla bilingüe», y ofrece una idea de cómo este tipo de tecnología tiene el «potencial de restaurar una comunicación más natural» entre hablantes bilingües con parálisis, según el informe.

Visualización del cerebro bilingüe

Uno de los hallazgos inesperados del estudio es la visualización del cerebro bilingüe. Hasta ahora, se creía que hablar dos idiomas diferentes implicaba que el cerebro trabajaba en áreas distintas. Sin embargo, las señales recibidas por el sistema de traducción indican que gran parte de la actividad proviene de la misma área. Para continuar explorando la complejidad del cerebro, el sistema debe replicarse con hablantes de otros idiomas en contextos diferentes. Por ejemplo, aquellos basados en ideogramas que se leen de derecha a izquierda, como el japonés o el mandarín.

Kenji Kansaku, neurofisiólogo de la Universidad Médica Dokkyo en Mibu, Japón, que no participó en el estudio, afirmó en Nature que, además de agregar participantes, el próximo paso será estudiar idiomas «con propiedades articulatorias muy diferentes» al inglés, como el mandarín o japonés.