Questa donna paralizzata è tornata a 'parlare' grazie a protesi neurali e all'intelligenza artificiale

Un team di ricercatori dell'Università della California a San Francisco ha presentato uno studio rivoluzionario che potrebbe presto ripristinare la capacità di parlare nei pazienti con paralisi. Lo studio, pubblicato su Nature, descrive un sistema neurale in grado di decodificare l'attività cerebrale durante il tentativo di parlare e trasformarla in testo scritto, voce sintetizzata e movimento facciale di un avatar, il tutto in tempo reale.

La partecipante allo studio era una donna di 47 anni che ha perso completamente la capacità di parlare e di muovere gli arti a causa di un ictus avvenuto 18 anni prima. Essendo impossibilitata a comunicare attraverso la voce e la scrittura, la donna poteva comunicare solo molto lentamente selezionando lettera per lettera su una tastiera trasparente.

Per ripristinare la sua capacità di comunicazione, i ricercatori hanno impiantato un array di elettrodi sulla superficie del suo cervello per registrare l'attività neuronale mentre la donna provava silenziosamente a parlare frasi presentate come prompt sullo schermo. L'attività neurale è stata quindi elaborata da reti neurali profonde appositamente addestrate per decodificare tre diverse modalità di output: testo, voce sintetizzata somigliante alla voce originale della paziente, e movimenti facciali di un avatar 3D personalizzato.

I risultati sono stati strabilianti. il sistema è stato in grado di decodificare il testo con una velocità media di 78 parole al minuto e un tasso di errore delle parole del 25%, superando di gran lunga le prestazioni dei precedenti sistemi neurali. La voce sintetizzata è risultata molto simile all'originale voce della paziente, con valutazioni soggettive di ascoltatori terzi che hanno riportato tassi di errori delle parole dell'8-54% a seconda della complessità delle frasi. Infine, i movimenti facciali dell'avatar animato dall'attività neurale hanno mostrato una notevole somiglianza con i movimenti naturali del volto durante il parlato.

Questi risultati senza precedenti sono stati ottenuti raccogliendo dati neurali per sole due settimane dopo l'impianto, il che implica un rapido adattamento del sistema al nuovo utente. Inoltre, le prestazioni sono rimaste stabili nel tempo senza necessità di nuovo addestramento, come dimostrato dall'accuratezza del 96.8% nella classificazione di parole codificate anche dopo un'interruzione di due mesi. Secondo i ricercatori, la chiave di questo successo è stata l'ampia copertura delle rappresentazioni corticali dell'articolazione vocale fornita dall'array ad alta densità, insieme all'eccezionale persistenza di tali rappresentazioni motorie nel cervello della paziente anche dopo 18 anni di paralisi.

Il sistema presenta un enorme potenziale per migliorare radicalmente la qualità della vita di persone con gravissime paralisi, donando loro la possibilità di comunicare con rapidità ed espressività attraverso messaggi scritti, voce e gesti facciali.