Implantes cerebrais, discurso de guia de software

Nossos cérebros lembram como formular palavras mesmo que os músculos responsáveis ​​por dizê-las em voz alta estejam incapacitados. Uma conexão cérebro-computador está transformando o sonho de restaurar a fala em realidade.

23 de agosto de 2023 - Por Bruce Goldman

Frank Willett opera um software que traduz as tentativas de fala de Pat Bennett - registradas por sensores em seu cérebro - em palavras em uma tela.Steve Fisch

A prescrição de Pat Bennett é um pouco mais complicada do que “Tome algumas aspirinas e me ligue de manhã”. Mas um quarteto de sensores do tamanho de uma aspirina infantil implantados em seu cérebro visam resolver uma condição que frustra a ela e a outras pessoas: a perda da capacidade de falar de forma inteligível. Os dispositivos transmitem sinais de algumas regiões do cérebro de Bennett relacionadas à fala para um software de última geração que decodifica sua atividade cerebral e a converte em texto exibido na tela do computador.

Bennett, agora com 68 anos, é ex-diretor de recursos humanos e ex-hipismo que corria diariamente. Em 2012, ela foi diagnosticada com esclerose lateral amiotrófica, uma doença neurodegenerativa progressiva que ataca os neurônios que controlam os movimentos, causando fraqueza física e eventual paralisia.

“Quando você pensa em ELA, você pensa no impacto nos braços e nas pernas”, escreveu Bennett em uma entrevista realizada por e-mail. “Mas num grupo de pacientes com ELA, começa com dificuldades de fala. Não consigo falar.”

Normalmente, a ELA se manifesta primeiro na periferia do corpo – braços e pernas, mãos e dedos. Para Bennett, a deterioração não começou na medula espinhal, como é típico, mas no tronco cerebral. Ela ainda consegue se movimentar, vestir-se e usar os dedos para digitar, embora com dificuldade crescente. Mas ela não consegue mais usar os músculos dos lábios, da língua, da laringe e da mandíbula para enunciar claramente os fonemas – ou unidades de som, como o sh – que são os blocos de construção da fala.

Embora o cérebro de Bennett ainda consiga formular instruções para gerar esses fonemas, seus músculos não conseguem executar os comandos.

Em 29 de março de 2022, um neurocirurgião da Stanford Medicine colocou dois pequenos sensores cada um em duas regiões distintas – ambas implicadas na produção da fala – ao longo da superfície do cérebro de Bennett. Os sensores são componentes de uma interface intracortical cérebro-computador, ou 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.

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 sua fala. Depois de quatro meses, as tentativas de expressão de Bennett estavam sendo convertidas em palavras na tela do computador a 62 palavras por minuto – mais de três vezes mais rápido que o recorde anterior de comunicação assistida pela BCI.

Pat Bennett perdeu a capacidade de falar por causa da ELA.Steve Fisch

“Esses resultados iniciais comprovaram o conceito e, eventualmente, a tecnologia irá alcançá-lo para torná-lo facilmente acessível a pessoas que não conseguem falar”, escreveu Bennett. “Para aqueles que não são verbais, isso significa que podem permanecer conectados com o mundo maior, talvez continuar a trabalhar, manter amigos e relacionamentos familiares.”

O ritmo de Bennett começa a se aproximar da taxa natural de conversação de aproximadamente 160 palavras por minuto entre falantes de inglês, disse Jaimie Henderson, MD, o 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”, disse Henderson.

Henderson, professor John e Jean Blume-Robert e Ruth Halperin no departamento de neurocirurgia, é o co-autor sênior de um artigo que descreve os resultados, publicado em 23 de agosto na Nature. Seu co-autor sênior, Krishna Shenoy, PhD, professor de engenharia elétrica e de bioengenharia, morreu antes da publicação do estudo.

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