Scienze

Il decoder che trasforma i pensieri in parole

Una nuova interfaccia cervello-computer trasforma l'attività elettrica cerbrale in parole: una speranza per i pazienti colpiti da malattie neurodegenerative e che non possono più parlare.
 
 

Un team di ricercatori dell’Università di San Francisco ha messo a punto un rivoluzionario dispositivo in grado di convertire direttamente in parole l’attività elettrica del cervello. Si tratta di un traguardo tecnologico importante, che permetterà a milioni di persone che hanno perso la parola di tornare a comunicare in maniera simile a quella naturale.
Il sistema è un sofisticato insieme di hardware e software ed è stato sviluppato alla University of California San Francisco da Edward Chang e dal suo gruppo di collaboratori.

All’origine della parola. Il decoder cerebrale di Chang intercetta i segnali elettrici emessi dal cervello per comandare lingua, labbra, laringe e tutti gli organi dedicati alla fonazione. L’elaborazione di questo complesso mix di segnali permette di ricavare la sequenza di suoni di cui avrebbe dovuto comandare l’emissione, e quindi le parole e le frasi.
Per realizzare questa interfaccia i ricercatori hanno chiesto aiuto a cinque pazienti che dovevano subire un intervento al cervello per problemi di epilessia.

Durante la preparazione per l’operazione gli scienziati hanno impiantato nel cervello dei volontari una serie di elettrodi: i sensori sono stati collocati nell’area del cervello dedicata al controllo della fonazione. Hanno quindi chiesto ai pazienti di leggere a voce alta diverse centinaia di frasi da vari libri e hanno registrato l’attività del cervello.

Prevede le parole. I dati sono stati messi in relazione con un database che associa i movimenti degli organi della fonazione alle parole. Un sistema di intelligenza artificiale ha analizzato questa grande mole di informazione e ha permesso la realizzazione di software che, a partire dall’attività elettrica del cervello, è in grado di prevedere le parole associate.
Ad oggi i pazienti colpiti da malattie neurodegenerative come la SLA o il morbo di Parkinson e che hanno perso la facoltà di parlare hanno a disposizione strumenti di sintesi vocale che permettono loro di parlare componendo le parole lettera per lettera.


Questione di velocità. L’apparecchio utilizzato da Stephen Hawkings negli ultimi anni per esempio permetteva la composizione delle parole grazie ai movimenti oculari. I più evoluti di questi dispositivi riescono a riprodurre 8-10 parole al minuto, contro le oltre 100 del linguaggio naturale.

Il decoder di Chang, lavorando direttamente sull’impulso elettrico del cervello, riesce invece a sostenere il ritmo di una normale conversazione.
Nei test condotti fino ad ora il sistema ha riprodotto correttamente circa il 45% delle parole “pensate” dal paziente: la strada è quindi ancora lunga, ma sembra comunque promettente.

Il decoder ha avuto difficoltà nell’interpretare gli impulsi cerebrali legati ad alcuni specifici tipi di suono. In particolare non è ancora in grado di distinguere correttamente la “b” e la “p” e ha qualche difficoltà nelle parole inglesi che contengono il suono “sh”.


Nel video qui sopra alcuni esempi, in inglese, delle attuali capacità del dispositivo. Queste imperfezioni potrebbero comunque non costituire una barriera insuperabile: in fondo molte persone con difetti di pronuncia, anche importanti, vivono una vita di relazioni perfettamente normale.

3 maggio 2019 Rebecca Mantovani
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