O córtex motor (laranja, ilustração). Os eletrodos implantados nesta região ajudaram a registrar a atividade cerebral relacionada à fala de um homem que não podia falar de maneira inteligente. Crédito: Kateryna Kon/Science Photo Library
Um homem com uma grave incapacidade da fala é capaz de falar expressivamente e cantar usando um implante cerebral que traduz sua atividade neural em palavras quase instantaneamente. O dispositivo transmite mudanças de tom quando ele faz perguntas, enfatiza as palavras de sua escolha e permite que ele canse uma série de notas em três arremessos.
O sistema – conhecido como interface cérebro -computador (BCI) – usou a inteligência artificial (AI) para decodificar a atividade cerebral elétrica do participante enquanto ele tentava falar. O dispositivo é o primeiro a reproduzir não apenas as palavras pretendidas de uma pessoa, mas também características da fala natural, como tom, tom e ênfase, que ajudam a expressar significado e emoção.
Em um estudo, uma voz sintética que imitou o próprio participante falou suas palavras dentro de 10 milissegundos da atividade neural que sinalizava sua intenção de falar. O sistema, descrito hoje em Natureza1marca uma melhoria significativa em relação aos modelos BCI anteriores, que transmitiram a fala em três segundos ou a produziram somente depois que os usuários terminarem de imitar uma frase inteira.
“Este é o santo graal no discurso”, diz Christian Herff, um neurocientista computacional da Universidade de Maastricht, na Holanda, que não estava envolvido no estudo. “Isso agora é uma fala real, espontânea e contínua.”
Decodificador em tempo real
O participante do estudo, um homem de 45 anos, perdeu a capacidade de falar claramente após o desenvolvimento da esclerose lateral amiotrófica, uma forma de doença do neurônio motor, que danifica os nervos que controlam os movimentos musculares, incluindo os necessários para a fala. Embora ele ainda pudesse fazer sons e palavras da boca, seu discurso era lento e pouco claro.
Os dispositivos de leitura mental estão revelando os segredos do cérebro
Cinco anos após o início dos sintomas, o participante foi submetido a uma cirurgia para inserir 256 eletrodos de silício, cada um com 1,5 mm de comprimento, em uma região cerebral que controla o movimento. O co-autor do estudo Maitreyee Wairagkar, neurocientista da Universidade da Califórnia, Davis, e seus colegas treinaram algoritmos de aprendizado profundo para capturar os sinais em seu cérebro a cada 10 milissegundos. Seu sistema decodifica, em tempo real, os sons que o homem tenta produzir em vez de suas palavras pretendidas ou os fonemas constituintes – as subunidades da fala que formam palavras faladas.
“Nem sempre usamos palavras para comunicar o que queremos. Temos interjeições. Temos outras vocalizações expressivas que não estão no vocabulário”, explica Wairagkar. “Para fazer isso, adotamos essa abordagem, que é completamente irrestrita”.
A equipe também personalizou a voz sintética para soar como o homem, treinando algoritmos de IA nas gravações de entrevistas que ele havia feito antes do início de sua doença.