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Implante cerebral desarrollado con IA permitió a paciente sin habla comunicarse en inglés y español por primera vez

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Científicos de la Universidad de California, en San Francisco, Estados Unidos, crearon un implante cerebral entrenado con inteligencia artificial que permitió que un hombre bilingüe con parálisis lograra expresarse por primera vez en dos idiomas, español e inglés. El paciente había perdido el habla a causa de un accidente cerebrovascular (ACV) en el año 2000. 

Este implante abre nuevos caminos para entrenar el procesamiento del lenguaje en el cerebro humano y a su vez marca un significativo avance en el campo de las neuroprótesis para la restauración del habla. Es importante mencionar que casi una docena de científicos del Centro de Ingeniería Neural y Prótesis de la universidad han trabajado durante varios años en el diseño de un sistema de decodificación capaz de convertir la actividad cerebral humana en oraciones en dos idiomas y mostrarlas en una pantalla.

¿Cómo se desarrolló el estudio del implante cerebral con IA?

El caso de esta persona fue documentado en un artículo publicado en Nature Biomedical Engineering, que describe la investigación y se refiere al sujeto como “Pancho”, un nombre ficticio para proteger su identidad. El paciente es un hablante nativo de español que aprendió inglés en su adultez, y ahora puede emitir gemidos y gruñidos, pero no es capaz de articular palabras claras.

Por su parte, el Dr. Edward Chang, un neurocirujano y codirector del Centro de Prótesis e Ingeniería Neural de la Universidad de California en San Francisco (UCSF), señaló que Pancho recibió un implante neuronal en febrero de 2019 y este implante permitió a los científicos comenzar a rastrear su actividad cerebral.

Además, utilizaron un método de inteligencia artificial conocido como red neuronal, donde los investigadores lograron entrenar el implante de Pancho para decodificar palabras, basándose en la actividad cerebral que se producía cuando intentaba articularlas. Como tal, este método de entrenamiento de IA permite que el dispositivo de interfaz cerebro-computadora, procese datos de manera similar a como lo hace el cerebro humano.

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Para 2021, la tecnología había contribuido significativamente a restaurar la capacidad de Pancho para comunicarse, aunque únicamente en inglés. “La decodificación del habla se ha demostrado principalmente para monolingües, pero la mitad del mundo es bilingüe y cada idioma contribuye a la personalidad y la visión del mundo de una persona. Es necesario desarrollar decodificadores que permitan a los bilingües comunicarse con ambos idiomas”, dijo el grupo de investigación de Chang.

Esta investigación de 2021 sirvió como base para desarrollar el sistema de decodificación que posteriormente permitió que el implante cerebral de Pancho se volviera bilingüe, facilitando la comunicación tanto en español como en inglés. Con este avance, los científicos se dieron cuenta de que podían aprovechar esta actividad para entrenar un implante cerebral bilingüe. Esto eliminó la necesidad de desarrollar sistemas de decodificación específicos para cada 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”, aseveró el grupo de investigación de Chang.

Ya en 2022, los científicos se propusieron demostrar esta hipótesis. Utilizaron nuevamente la red neuronal artificial para entrenar el implante cerebral de Pancho, enfocándose en la distinta actividad neuronal producida por su habla bilingüe. Según sus hallazgos, Pancho pudo utilizar el sistema de decodificación bilingüe integrado en su implante cerebral, participar en conversaciones en ambos idiomas y cambiar de idioma a voluntad.

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

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