La actividad cerebral puede mostrar a los científicos palabras que estamos "pensando"

Un estudio realizado por investigadores de la Universidad de California, Berkley, y publicado en PLoS Biology revela la nueva investigación innovadora de los neurocientíficos sobre cómo serán capaces de entender los pensamientos de los pacientes sin realmente escucharlos hablar. Esto será increíblemente útil al tratar pacientes que no pueden hablar después de un accidente cerebrovascular, parálisis o incluso posiblemente durante un coma.
Brian N. Pasley, investigador post-doctoral y primer autor del estudio dice:

"Esta investigación se basa en los sonidos que una persona realmente escucha, pero para usarlos para reconstruir conversaciones imaginarias, estos principios deberían aplicarse a las verbalizaciones internas de alguien.
Existe alguna evidencia de que al escuchar el sonido e imaginar el sonido se activan áreas similares del cerebro. Si puede entender la relación lo suficientemente bien entre las grabaciones cerebrales y el sonido, puede sintetizar el sonido real que una persona está pensando, o simplemente escribir las palabras con un tipo de dispositivo de interfaz ".

Los científicos involucrados en el estudio han descubierto cómo decodificar la actividad eléctrica en el lóbulo temporal del paciente, que es donde se ubica el sistema auditivo en el cerebro, mientras el paciente escucha las conversaciones a su alrededor. Este paralelismo entre lo que oyen y la actividad cerebral hace posible que los investigadores entiendan qué palabras habían oído los pacientes, simplemente a partir de la actividad del lóbulo temporal.
Co-autor del estudio, Robert Knight, profesor de psicología de UC Berkeley y comentarios de neurociencia:

"Esto es enorme para los pacientes que tienen daños en sus mecanismos del habla debido a un derrame cerebral o la enfermedad de Lou Gehrig y no pueden hablar. Si eventualmente pudieras reconstruir finalmente las conversaciones imaginarias de la actividad cerebral, miles de personas podrían beneficiarse. diciéndonos mucho sobre cómo el cerebro en personas normales representa y procesa los sonidos del habla ".

Para parte del estudio, los investigadores examinaron 15 voluntarios que se someterían a una cirugía cerebral, con el fin de encontrar la ubicación de las convulsiones intratables para poder eliminar el área durante una segunda cirugía. Normalmente, los neurocirujanos hacen un agujero en el cráneo y colocan electrodos sobre la superficie del cerebro o la corteza cerebral. Para este estudio, colocaron 256 electrodos sobre el lóbulo temporal con el fin de recopilar datos durante 7 días y analizar las convulsiones.

Electrodos distribuidos en el lóbulo temporal del cerebro, donde se procesan los sonidos, una tomografía computarizada de rayos X (UC Berkeley)
Durante la investigación, Pasley regresó al hospital para observar la actividad cerebral que los electrodos encontraron cuando los pacientes escucharon de 5 a 10 minutos de conversación. Usó esta información para cambiar los sonidos y reproducirlos. Esto es posible porque el cerebro descompone los sonidos en sus frecuencias acústicas componentes.
Él dijo:

"Estamos estudiando qué sitios corticales están aumentando la actividad a frecuencias acústicas particulares, y desde allí, hacemos un mapa del sonido".

Pasely miró dos modelos computacionales para encontrar cómo los sonidos hablados se relacionaban con los patrones de actividad cerebral en los electrodos. Luego hizo que los pacientes escucharan una palabra y utilizaran los modelos computacionales para determinar la palabra derivada de las grabaciones de electrodos.

Pasley dijo que este tipo de investigación es similar a la forma en que un pianista conoce las teclas del piano lo suficiente como para poder mirar las teclas que toca otro pianista, y sin escuchar la música, todavía puede imaginar o "escuchar" en su cabeza.
Decidió que el método que funcionaba mejor podía duplicar un sonido tan similar al original que el equipo pudiera identificar correctamente la palabra.
El afirma:

"Creemos que seríamos más precisos con una hora de escuchar y grabar y luego repetir la palabra muchas veces".

Sin embargo, decidió probar solo los modelos con una sola palabra, ya que cualquier máquina que se utilizara por primera vez tendría que tener el 100% de precisión.
Knight agregó:

"Esta investigación es un paso importante para comprender qué características del habla se representan en el cerebro humano. El análisis de Brian (Pasely) puede reproducir el sonido que escuchó el paciente, y realmente se puede reconocer la palabra, aunque no en un nivel perfecto".

Knight concluye:

"Con neuroprótesis, las personas han demostrado que es posible controlar el movimiento con actividad cerebral. Pero ese trabajo, aunque no es fácil, es relativamente simple en comparación con la reconstrucción del lenguaje. Este experimento lleva ese trabajo anterior a un nivel completamente nuevo".
"En algún momento, el cerebro tiene que extraer toda esa información auditiva y simplemente asignarla a una palabra, ya que podemos entender el habla y las palabras independientemente de cómo suenen. La gran pregunta es: ¿Cuál es la unidad de habla más significativa? ¿Una sílaba, un teléfono, un fonema? Podemos probar estas hipótesis utilizando los datos que obtenemos de estas grabaciones ".

Él cree que este estudio innovador puede conducir a muchos descubrimientos médicos sobresalientes, por ejemplo, verbalizaciones internas imaginadas, porque la investigación científica muestra que cuando las personas que se les pide que imaginen hablar una palabra, ciertas partes de su cerebro en realidad "habla" la palabra.
PLoS Biology Podcast Episodio 2: Decodificación del habla del cerebro humano

Escrito por Christine Kearney