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Monos que escriben con la mente 12 palabras por minuto

Un sistema traduce los pensamientos en movimientos de ratón sobre un teclado virtual


Ingenieros de la Universidad Stanford han diseñado un sistema de sensorización del cerebro que permite a los monos escribir un texto 'moviendo' un ratón de ordenador sobre un teclado virtual con la mente, a una velocidad de 12 palabras por minutos. Los científicos esperan aplicar el sistema también en humanos que no pueden comunicarse de forma verbal o por escrito.




Teclado virtual sobre el que los monos van eligiendo letras. Fuente: Universidad Stanford.
Teclado virtual sobre el que los monos van eligiendo letras. Fuente: Universidad Stanford.
No se necesita un número infinito de monos para teclear un pasaje de Shakespeare. En su lugar, se necesita un solo mono equipado con tecnología de sensorización del cerebro -y una hoja de trucos.

Esa tecnología, desarrollada por Krishna Shenoy, profesor de ingeniería eléctrica, y el postdoctorando Paul Nuyujukian, del grupo Bio-X, de la Universidad Stanford (California, EE.UU.), lee directamente las señales del cerebro para conducir un cursor que se mueve sobre un teclado. En un experimento piloto realizado con monos, los animales fueron capaces de transcribir pasajes de The New York Times y Hamlet a una velocidad de 12 palabras por minuto.

Versiones anteriores de la tecnología ya se han probado con éxito en personas con parálisis, pero el mecanografiado era lento e impreciso. Este último trabajo pone a prueba la mejora de la velocidad y precisión de la tecnología.

"Nuestros resultados demuestran que esta interfaz promete de cara a su uso con personas", dice Nuyujukian, que se unirá a la facultad de Stanford como profesor ayudante de bioingeniería en 2017. "Permite a un ritmo de mecanografiado suficiente para una conversación con significado".

Otros enfoques para ayudar a las personas con trastornos del movimiento a escribir a máquina involucran el seguimiento de los movimientos del ojo o, como en el caso de Stephen Hawking, el seguimiento de los movimientos de músculos individuales de la cara.

Sin embargo, tienen limitaciones, y pueden requerir un grado de control muscular que podría ser difícil para algunas personas. Por ejemplo, Hawking no fue capaz de utilizar el software de seguimiento ocular debido a que tiene los párpados caídos, y otras personas encuentran agotadora la tecnología de seguimiento ocular.

Leer directamente las señales cerebrales podría superar algunos de estos retos y proporcionar una vía a la gente para comunciar sus pensamientos y emociones, explica la nota de prensa de Stanford.

Electrodos

La tecnología desarrollada por el equipo de Stanford consiste en una matriz de múltiples electrodos implantados en el cerebro para leer directamente las señales de una región que normalmente dirige los movimientos de manos y brazos que se usan para mover un ratón de ordenador.

Son los algoritmos para traducir esas señales y hacer selecciones de letras los que han mejorado los miembros del equipo. Habían probado mejoras individuales de la tecnología en estudios anteriores con monos, pero nunca habían demostrado las mejoras combinadas en velocidad y precisión.

"La interfaz que probamos es exactamente la que utilizaría un ser humano", dice Nuyujukian. "Lo que nunca se había cuantificado antes era el tipo de datos que se pueden lograr." Usando estos algoritmos de alto rendimiento desarrollados por Nuyujukian y sus colegas, los animales pudieron escribir más de tres veces más rápido que con los métodos anteriores.

Escribir, o no escribir

Los monos que probaron la tecnología habían sido entrenados para escribir letras que correspondían a lo que veían en una pantalla. Para este estudio, los animales transcribieron pasajes de artículos del New York Times o, en un caso, de Hamlet. Los resultados, que se publican en la revista Proceedings of the IEEE, muestran que la tecnología permite a un mono escribir sólo con sus pensamientos a una velocidad de hasta 12 palabras por minuto.

Las personas que usaran este sistema probablemente escribirían más lentamente, según los investigadores, mientras piensan acerca de lo que quieren comunicar o cómo deletrear las palabras. También podrían estar en ambientes más distrayentes, y, en algunos casos, podrían tener impedimentos adicionales que harían más lenta la velocidad de comunicación final.

A pesar de ello, Nuyujukian dice que incluso una tasa menor a 12 palabras por minuto sería un avance significativo para las personas que no pueden comunicarse de manera eficaz o fiable.

"También hay que entender que no estamos utilizando el completado automático, como hace un teléfono inteligente que adivina tus palabras", dice Nuyujukian. Con el tiempo la tecnología podría emparejarse con este tipo de tecnología para mejorar las velocidades de escritura.

El estudio demostró también que el sensor implantado podría ser estable durante varios años. Algunos animales tenían los implantes desde cuatro años antes de este experimento, sin pérdida de rendimiento o efectos secundarios.

Shenoy y Nuyujukian son parte de la iniciativa Interfaz Cerebro-Máquina del Instituto de Neurociencias de Stanford, que está trabajando para desarrollar este y otros métodos de interconexión tecnológica directamente con el cerebro. El equipo está ejecutando un ensayo clínico, en conjunción con Jaimie Henderson, profesor de neurocirugía, para poner a prueba la nueva interfaz en las personas.

Paul Nuyujukian. Imagen: L. A. Cicero. Fuente: Universidad Stanford.
Paul Nuyujukian. Imagen: L. A. Cicero. Fuente: Universidad Stanford.
Referencia bibliográfica:

Paul Nuyujukian, Jonathan C. Kao, Stephen I. Ryu, Krishna V. Shenoy: A Nonhuman Primate Brain–Computer Typing Interface. Proceedings of the IEEE (2016). DOI: 10.1109/JPROC.2016.2586967


Miércoles, 14 de Septiembre 2016
Universidad Stanford/T21
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