Implantes cerebrais com IA estão ajudando duas pessoas não-verbais a falar novamente

Mar 12, 2024

Os vídeos que mostram como a nova tecnologia funciona para uma mulher paralisada por acidente vascular cerebral e uma paciente com ELA são incríveis.

Dois estudos separados publicados em 23 de agosto na revista científica britânica Nature mostram a promessa de interfaces cérebro-computador assistidas por inteligência artificial para criar fala a partir de ondas cerebrais. Esses avanços importantes poderiam eventualmente ajudar muitos pacientes não-verbais à medida que a tecnologia se torna mais rápida, mais confiável e mais fácil de usar.

O primeiro estudo detalha como um implante no cérebro de uma mulher paralisada e o auxílio da inteligência artificial permitiram que ela “falasse” o que pensava pela primeira vez em 18 anos.

Aos 30 anos, Ann Johnson teve um derrame que a paralisou, explica o New York Times. Outrora uma mulher ativa e falante, ela mal conseguia se mover e falar, e dependia de um tubo de alimentação para se sustentar. Ela finalmente recuperou a capacidade de mover a cabeça e comer alimentos macios, mas Johnson inicialmente só conseguia se comunicar por meio de um quadro de correio bastante simples. Mais tarde, ela começou a usar um sistema básico no qual apontava um ponto reflexivo em um par de óculos para letras em uma tela; ela ainda usa esse sistema antigo, chamado Dynavox, em casa hoje. No entanto, ambas as opções demoraram muito para transmitir seus pensamentos.

Através de um programa experimental de pesquisadores da Universidade da Califórnia, em São Francisco, e da Universidade da Califórnia, em Berkeley, Johnson recebeu um implante de eletrodo na superfície do córtex cerebral. Esses eletrodos leem os neurônios disparados e traduzem isso em fala. Um avatar de IA de Johnson que incorpora sua voz, que foi recriada a partir de vídeos antigos dela mesma, pode dizer o que ela comunica por meio do implante cerebral. Isso inclui algumas expressões faciais.

Neste vídeo, produzido pelos Chang Labs da UCSF e postado no resumo da Nature, você pode ver como funciona a interface cérebro-computador.

A descoberta é incrível para Johnson.

“O simples fato de ouvir uma voz semelhante à sua é emocionante”, disse Johnson aos pesquisadores em uma sessão de feedback, segundo a Nature. “Quando tive a capacidade de falar por mim mesmo foi enorme!”

O novo sistema prova que o campo está se movendo rapidamente. Os resultados mostram um salto tecnológico em relação a outro ensaio de implante cerebral realizado há alguns anos, realizado pela mesma equipe da UCSF. Segundo a pesquisa, um paciente apelidado de Pancho conseguiu usar seu aparelho para usar cerca de 50 palavras básicas, que apareciam como texto em uma tela. O dispositivo de Johnson tem uma taxa de erro de 25,5% e retransmite a fala a 78 palavras por minuto.

Neste vídeo postado pela UCSF, os pesquisadores explicam como funciona a interface cérebro-computador e mostram Johnson e seu marido conversando de verdade usando a tecnologia.

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O segundo estudo, da Universidade de Stanford, detalha como um sistema semelhante foi implantado no cérebro de Pat Bennett, de 67 anos. Bennett, que já foi uma corredora e equestre ativa, tem esclerose lateral amiotrófica (ELA), ou doença de Lou Gehrig, bem como doença do neurônio motor, que gradualmente diminuiu sua capacidade de falar.

Os pesquisadores de Stanford usaram eletrodos colocados alguns milímetros em áreas do cérebro usadas para a fala. Depois, treinaram algoritmos de aprendizagem profunda para reconhecer os sinais no cérebro de Bennett enquanto ela tentava pronunciar várias palavras e frases. A IA os decodifica a partir de unidades menores de fala a uma taxa de 62 palavras por minuto. Esta tecnologia funciona três a quatro vezes mais rápido que o modelo anterior, com uma taxa de erro menor.

“Para aqueles que não são verbais, isso significa que podem permanecer conectados ao mundo maior, talvez continuar a trabalhar, manter amigos e relacionamentos familiares”, disse Bennett em comunicado.

Aqui está um segmento de Stanford sobre a tecnologia de implante cerebral de Bennett.

“Agora é possível imaginar um futuro onde possamos restaurar uma conversa fluida para alguém com paralisia, permitindo-lhe dizer livremente o que quiser com uma precisão alta o suficiente para ser compreendido de forma confiável”, disse Francis Willett, neurocientista da Universidade de Stanford e coautor do estudo, em entrevista coletiva em 22 de agosto.