Una neuroprotesi consente a una persona affetta da SLA di "parlare" e "cantare" in tempo reale.

Una delle conseguenze devastanti della sclerosi laterale amiotrofica (SLA) è l'incapacità di comunicare di chi ne soffre. Alcuni pazienti descrivono la malattia come "chiusi dentro il proprio corpo e incapaci di comunicare".

Sebbene non esistano trattamenti in grado di invertire o alleviare la malattia, fortunatamente la tecnologia sta cercando di alleviare la reclusione di queste persone attraverso la tecnologia. Questa tecnologia pionieristica ha permesso a una persona affetta da SLA di parlare in tempo reale.

Finora, i sistemi utilizzati erano simili alla messaggistica di testo. Il nuovo sistema, presentato sulla rivista Nature , consente conversazioni più naturali.

Sebbene questo sia solo un caso isolato – il partecipante è iscritto allo studio clinico BrainGate2 presso l'UC Davis Health – la sua capacità di comunicare tramite un computer è stata resa possibile da un'interfaccia cervello-computer (BCI) sperimentale. La nuova tecnologia è in grado di tradurre istantaneamente l'attività cerebrale in linguaggio quando una persona cerca di parlare, creando di fatto un tratto vocale digitale.

Il sistema consentiva al paziente di "parlare" con la sua famiglia attraverso un computer in tempo reale, di cambiare intonazione e di "cantare" semplici melodie.

Sergey Stavisky, autore principale dello studio, lo paragona a una chiamata vocale in tempo reale. In questo modo, gli utenti di neuroprotesi potranno partecipare più attivamente a una conversazione. Ad esempio, potranno interrompere, e sarà meno probabile che altri li interrompano accidentalmente, ha affermato Stavisky.

La decodifica dei segnali cerebrali è al centro delle nuove tecnologie

L'interfaccia cervello-computer (BCI) sperimentale è costituita da quattro serie di microelettrodi impiantati chirurgicamente nella regione del cervello responsabile della produzione della parola.

Questi dispositivi registrano l'attività dei neuroni nel cervello e la inviano ai computer che interpretano i segnali per ricostruire la voce.

"Il principale ostacolo alla sintesi vocale in tempo reale era non sapere esattamente quando e come la persona con deficit linguistico stesse cercando di parlare", afferma Maitreyee Wairagkar, primo autore dello studio. "I nostri algoritmi mappano l'attività neurale sui suoni desiderati in ogni momento. Questo ci permette di sintetizzare le sfumature del parlato e di dare al partecipante il controllo sulla cadenza della propria voce BCI."

L'interfaccia cervello-computer è stata in grado di tradurre i segnali neurali del partecipante allo studio in un discorso udibile, riprodotto attraverso un altoparlante molto rapidamente: un quarantesimo di secondo. Questo breve ritardo è simile al ritardo che una persona sperimenta quando parla e sente la propria voce.

La tecnologia ha anche permesso al partecipante di pronunciare parole nuove (parole che il sistema non conosceva ancora) e di usare interiezioni. È stato in grado di modulare l'intonazione della sua voce generata dal computer per porre una domanda o enfatizzare parole specifiche in una frase.

Il partecipante ha anche compiuto dei passi verso la variazione dell'intonazione cantando melodie semplici e brevi.

Il processo di traduzione istantanea dell'attività cerebrale in un discorso sintetizzato è facilitato da algoritmi avanzati di intelligenza artificiale.

Gli autori spiegano che gli algoritmi del nuovo sistema sono stati addestrati con dati raccolti mentre al partecipante veniva chiesto di provare a pronunciare frasi visualizzate sullo schermo di un computer. Questo ha fornito ai ricercatori informazioni su ciò che il partecipante stava cercando di dire.

"La nostra voce è parte di ciò che ci definisce come persone. Perdere la capacità di parlare è devastante per le persone che convivono con patologie neurologiche", afferma David Brandman, il neurochirurgo che ha eseguito l'impianto al partecipante.

I risultati di questa ricerca offrono speranza a coloro che vorrebbero parlare ma non ci riescono. Tuttavia, i ricercatori sottolineano che, sebbene i risultati siano promettenti, le neuroprotesi che trasformano il cervello in linguaggio sono ancora in una fase iniziale.