Notícia

Implantes cerebrais e software podem ajudar pessoas com deficiência na fala

Steve Fisch, Escola de Medicina da Universidade Stanford

Fonte

Escola de Medicina da Universidade Stanford

Data

sexta-feira, 25 agosto 2023 15:55

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Bioética. Biologia. Engenharia Biomédica. Informática Médica. Inteligência Artificial. Medicina. Neurociências. Neurocirurgia. Neurologia. Processamento de Sinais. Simulação Computacional.

Uma nova tecnologia desenvolvida por pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, alia sensores implantados no cérebro e um software de interface cérebro-computador para exibir na tela as palavras presumidas de paciente que perdeu a capacidade de falar de forma inteligível devido à esclerose lateral amiotrófica (ELA), doença neurodegenerativa progressiva que ataca os neurônios que controlam os movimentos, causando fraqueza física e eventual paralisia.

Normalmente, a ELA se manifesta primeiro na periferia do corpo – braços e pernas, mãos e dedos. Mas um paciente com ELA pode também não conseguir mais usar os músculos dos lábios, da língua, da laringe e da mandíbula para enunciar claramente os fonemas, os blocos de construção da fala. Apesar de o cérebro ainda conseguir formular instruções para gerar esses fonemas, os músculos não conseguem executar os comandos.

Em março de 2022, um neurocirurgião da Escola de Medicina de Stanford colocou dois pequenos sensores em regiões cerebrais implicadas na produção da fala ao longo da superfície do cérebro de uma paciente com ELA. Os sensores são componentes de uma interface intracortical cérebro-computador (iBCI). Combinados com software de decodificação de última geração, eles são projetados para traduzir a atividade cerebral que acompanha as tentativas de fala em palavras em uma tela de computador.

Cerca de um mês após a cirurgia, uma equipe de cientistas de Stanford iniciou sessões de pesquisa duas vezes por semana para treinar o software que interpretava a fala da paciente. Depois de quatro meses, as tentativas de expressão da paciente estavam sendo convertidas em palavras na tela de um computador a uma taxa de 62 palavras por minuto – mais de três vezes mais rápido que o recorde anterior de comunicação assistida por iBCI.

Quase a velocidade normal da fala

O ritmo de fala da paciente começa a se aproximar da taxa natural de conversação – de aproximadamente 160 palavras por minuto entre falantes de inglês – disse o Dr. Jaimie Henderson, cirurgião que realizou a cirurgia: “Mostramos que é possível decodificar a fala pretendida gravando a atividade de uma área muito pequena na superfície do cérebro”.

O Dr. Jaimie Henderson, professor do Departamento de Neurocirurgia da Escola de Medicina de Stanford, é o coautor sênior de um artigo que descreve os resultados, publicado na revista científica Nature. O Dr. Krishna Shenoy, professor de Engenharia Elétrica e Bioengenharia em Stanford e também coautor sênior do artigo, faleceu antes da publicação do estudo.

O Dr. Frank Willett, cientista da equipe do Howard Hughes Medical Institute, afiliado ao Neural Prosthetics Translational Lab de Stanford, que o Dr. Henderson e o Dr. Krishna Shenoy cofundaram em 2009, compartilha a autoria principal do estudo com os estudantes de pós-graduação Erin Kunz e Chaofei Fan.

Algoritmo de IA

Um algoritmo de inteligência artificial (IA) recebe e decodifica informações provenientes do cérebro da paciente, eventualmente aprendendo a distinguir a atividade cerebral associada às suas tentativas de formular cada um dos 39 fonemas que compõem o inglês falado. O algoritmo alimenta sua melhor aproximação sobre a sequência das tentativas de fonemas da paciente em um chamado modelo de linguagem, essencialmente um sofisticado sistema de autocorreção, que converte os fluxos de fonemas na sequência de palavras que eles representam.

“Este sistema é treinado para saber quais palavras devem vir antes de outras e quais fonemas formam quais palavras. Se alguns fonemas forem interpretados incorretamente, ainda é possível dar um bom palpite”, explicou o Dr. Frank Willet.

O dispositivo descrito no estudo é licenciado apenas para uso em pesquisa e não está disponível comercialmente.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Escola de Medicina da Universidade Stanford (em inglês).

Fonte: Bruce Goldman, Escola de Medicina da Universidade Stanford. Imagem: Steve Fisch, Escola de Medicina da Universidade Stanford.

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