Desarrollan un dispositivo para recuperar el habla tras un ictus

Investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado un dispositivo portátil, cómodo y lavable -llamado Revoice- que podría ayudar a las personas a recuperar la capacidad de comunicarse de forma natural y fluida tras un ictus, sin necesidad de implantes cerebrales invasivos.

El dispositivo utiliza una combinación de sensores ultrasensibles e inteligencia artificial para decodificar señales del habla y señales emocionales, permitiendo que las personas con discapacidad del habla tras un ictus se comuniquen con naturalidad. Se lleva puesto como una gargantilla suave y flexible y captura la frecuencia cardíaca del usuario y pequeñas vibraciones de los músculos de la garganta. Y utiliza esas señales para reconstruir las palabras y frases que se desean decir en tiempo real.

Las señales del dispositivo son procesadas por dos agentes de inteligencia artificial. El primero reconstruye palabras a partir de fragmentos de habla pronunciada en silencio, mientras que el segundo interpreta el estado emocional y la información contextual, como la hora del día o las condiciones meteorológicas, para convertir frases cortas en oraciones completas y con expresión.

En un pequeño ensayo con cinco pacientes con disartria, un tipo común de trastorno del habla tras un ictus, el dispositivo alcanzó una tasa de error de palabras del 4,2% y una tasa de error de oraciones de tan solo el 2,9%. A diferencia de las tecnologías de asistencia del habla existentes, que a menudo requieren una introducción lenta letra por letra, seguimiento ocular o implantes cerebrales, el dispositivo Revoice proporciona una comunicación sin interrupciones en tiempo real, convirtiendo unas pocas palabras pronunciadas en oraciones completas y fluidas.

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Sus resultados, publicados en la revista Nature Communications, no solo podrían tener, en su opinión, implicaciones para la rehabilitación tras un ictus, sino que también podrían ayudar a personas con afecciones como el párkinson y la enfermedad de la neurona motora. Los investigadores están planeando un estudio clínico en Cambridge para pacientes angloparlantes nativos con disartria para evaluar la viabilidad del sistema, que esperan lanzar este año.

Aproximadamente la mitad de las personas que sufren un ictus desarrollan disartria, o disartria combinada con afasia. La disartria es una afección física que causa debilidad en los músculos de la cara, la boca y las cuerdas vocales. Afecta a las personas de diferentes maneras, pero a menudo provoca incapacidad para hablar con claridad, habla arrastrada o lenta, o frases cortas e inconexas en lugar de frases completas.

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“Cuando las personas sufren disartria tras un ictus, puede ser extremadamente frustrante, ya que saben exactamente lo que quieren decir, pero les cuesta físicamente expresarlo, ya que las señales entre el cerebro y la garganta se han visto alteradas por el ictus", afirma el profesor Luigi Occhipinti, del Departamento de Ingeniería de Cambridge, que dirigió la investigación. "Esa frustración puede ser profunda, no solo para los pacientes, sino también para sus cuidadores y familiares”.

La mayoría de los pacientes con ictus y disartria trabajan con un logopeda para recuperar su capacidad de comunicación, principalmente mediante ejercicios de repetición de palabras. El tiempo de recuperación típico varía desde unos pocos meses hasta un año o más.

“Los pacientes generalmente pueden realizar los ejercicios repetitivos después de un poco de práctica, pero a menudo tienen dificultades con las preguntas abiertas y las conversaciones cotidianas”, detalla Occhipinti. “Y, como muchos pacientes recuperan la mayor parte o la totalidad del habla con el tiempo, no hay necesidad de implantes cerebrales invasivos, pero sí existe una gran necesidad de soluciones de habla más intuitivas y portátiles”.

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El investigador, junto a su equipo, desarrolló el dispositivo Revoice como una solución de este tipo. Los sensores del dispositivo capturan vibraciones sutiles de la garganta para detectar señales del habla y decodifican estados emocionales a partir de señales de pulso. El dispositivo también utiliza un sistema de inteligencia artificial denominado modelo de lenguaje grande y ligero (LLM), que está integrado para predecir oraciones completas, por lo que consume una energía mínima.

En colaboración con investigadores de China, se llevó a cabo el citado ensayo con cinco pacientes con ictus y disartria, así como con diez personas sanas, que actuaron como controles. En el estudio, los participantes usaron el dispositivo y articularon frases cortas. Asintiendo dos veces, podían optar por expandir esas frases en oraciones utilizando el LLM integrado.

En un ejemplo, la frase “Nosotros vamos [al] hospital” se convirtió en “Aunque se está haciendo un poco tarde, todavía me siento incómodo. ¿Podemos ir al hospital ya?”. Los sensores del dispositivo Revoice dedujeron que el usuario se sentía frustrado debido a su frecuencia cardíaca elevada y que se estaba haciendo tarde. El LLM pudo utilizar estos datos para convertir tres palabras articuladas en una oración completa.

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Los cinco participantes del estudio informaron un aumento del 55 % en la satisfacción, lo que demuestra que el dispositivo podría ser un avance prometedor para ayudar a los pacientes con ictus a recuperar su capacidad de comunicación. Si bien se requerirán extensos ensayos clínicos antes de que el dispositivo esté disponible para el público general, los investigadores esperan que futuras versiones del dispositivo incluyan capacidades multilingües, una gama más amplia de estados emocionales y un funcionamiento totalmente autónomo para el uso diario.

“Se trata de devolver a las personas su independencia”, señala Occhipinti que añade que la comunicación “es fundamental para la dignidad y la recuperación”.