Gli scienziati dell’Università della California a San Francisco e dell’Università della California a Berkeley hanno creato un sistema unico che ha permesso a una donna con grave paralisi dovuta a un ictus al tronco encefalico di comunicare utilizzando un avatar digitale.
Il sistema sintetizza il parlato e le espressioni facciali dai segnali cerebrali e li traduce in testo a una velocità di quasi 80 parole al minuto. I risultati dello studio sono stati pubblicati il 23 agosto 2023 sulla rivista Nature.
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Il sistema si basa sulla tecnologia Brain-Computer Interface (BCI) su cui il dottor Edward Chang, presidente di Neurochirurgia presso l’UCSF, lavora da più di un decennio. Spera che nel prossimo futuro questa tecnologia riceva l’approvazione della FDA e diventi disponibile per i pazienti che hanno perso la capacità di parlare a causa di un ictus o per altre cause.
Per far funzionare il sistema, Chang ha impiantato un sottile rettangolo di 253 elettrodi sulla superficie del cervello della donna, sopra le aree responsabili della parola. Gli elettrodi intercettano i segnali cerebrali che controllano i muscoli della lingua, della mascella, della laringe e del viso. I segnali venivano poi trasmessi tramite cavo ai computer, che li elaboravano utilizzando l’intelligenza artificiale (AI).
Per diverse settimane, la partecipante ha lavorato con un team per addestrare gli algoritmi dell’intelligenza artificiale a riconoscere i suoi segnali cerebrali unici per la parola: ha addestrato il sistema ripetendo frasi diverse da un vocabolario conversazionale di 1.024 parole.
Invece di insegnare all’intelligenza artificiale a riconoscere le parole intere, i ricercatori hanno creato un sistema che decodifica le parole dai fonemi.
Utilizzando questo approccio, il computer ha dovuto imparare solo 39 fonemi per decifrare qualsiasi parola in inglese. Ciò ha migliorato la precisione del sistema e lo ha reso tre volte più veloce.
Per creare la voce della donna è stato utilizzato un algoritmo di sintesi vocale, sintonizzato sul suono della sua voce prima dell’ictus.
L’avatar della donna ha preso vita grazie a un software che imita i movimenti dei muscoli facciali. Basato sull’intelligenza artificiale, si sincronizzava con i segnali cerebrali della donna, creando espressioni delle labbra, della lingua e del viso.
Gli scienziati sperano che questo risultato tecnologico possa ripristinare la capacità delle persone di comunicare e interagire con il mondo, anche dopo gravi ictus.
Tuttavia, il prossimo passo importante è creare una versione wireless dell’interfaccia in modo che i pazienti non siano fisicamente collegati al dispositivo.
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