Implante cerebral transforma impulsos elétricos em fala artificial

Tudo começa no cérebro. Quando desejamos falar, as áreas de comando da linguagem disparam no cérebro e desencadeiam impulsos elétricos que percorrem os nervos até chegar nos músculos da garganta, produzindo os sons articulados. Um grupo de cientistas da Universidade da Califórnia em São Francisco decidiu traduzir diretamente as descargas elétricas dos neurônios em uma voz artificial e os primeiros resultados são bastante animadores.

As células cerebrais se comunicam por impulsos eletroquímicos

Os neurônios são as células cerebrais e funcionam como computadores microscópicos. Eles recebem estímulos externos, de outros neurõnios ou de orgãos dos sentidos, processam as informações e produzem uma resposta. A resposta dos neurônios se dá na forma de mais informações transmitidas a outros neurônios ou de ativação direta nos músculos que se contraem. A comunicação entre os neurônios é feita por descargas elétricas que percorrem a superfície da célula até chegar á terminação, onde serão liberadas substâncias químicas que levarão as informações de uma célula para outra. O cérebro é, portanto, um imenso computador com mais de 100 bilhões de neurônios que disparam sinais elétricos e processam informações. Essas descargas elétricas podem ser registradas por aparelhos.

Aparelhos podem registrar os sinais elétricos do cérebro

A maior parte das pessoas já ouviu falar em eletroencefalograma. Esse exame é muito utilizado no diagnóstico e tratamento das epilepsias. O que o aparelho faz é capturar as descargas elétricas cerebrais e as transforma em ondas que são escritas no papel ou na tela do computador. O médico lê as ondas e consegue saber se as descargas elétricas estão acontecendo de forma normal ou alterada.

Embora o EEG seja muito útil, a qualidade dos sinais elétricos captados é baixa. Isso porque o osso do crânio atenua os sinais e o que se percebe no couro cabeludo é muito diminuído. Quando é preciso fazer um registro mais detalhado, para preparar uma cirurgia de epilepsia por exemplo, às vezes é preciso abrir o crânio e colocar uma placa de eletrodos para ler diretamente na superfície do cérebro. Essa técnica é chamada de EletroCorticografia (ECoG).

 

Transformando registros de sinais cerebrais em fala

Cientistas da Universidade da Califórnia em São Francisco desenvolveram um método de transformar as descargas elétricas cerebrais em uma fala artificial. Eles implantaram eletrodos milimétricos no cérebro de pacientes epilépticos que precisavam fazer eletrocorticografia como preparação da cirurgia. Pediram aos voluntários para falar ou mimetizar a fala enquanto registravam as descargas em 3 áreas do cérebro: giro frontal inferior, giro temporal superior e córtex sensorimotor ventral. Com os dados obtidos, utilizaram dois sistemas de processamento computacional, conhecidos como “redes neurais recurrentes”, para compilar os movimentos articulatórios e transformá-los em fonema. Na sequencia, fizeram o computador gerar frases ou palavras audíveis.

Placa de silicone com microeletrodos para capturar sinais do córtex cerebral.

Redes neurais recurrentes são sistemas de inteligência artificial que vão aprendendo e se modificando conforme recebem dados para análise.

Checando se a fala criada por computador era compreensível

Para testar se o sistema funcionava, convocaram voluntários normais para ouvirem os sons produzidos pelo sistema de inteligência artificial e tentarem identificar o que era falado. O nível de acerto foi considerável, embora ainda não perfeito. Isso significa que a fala produzida por esse sistema poderá se tornar utilizável na prática clínica após aprimoramentos. Os candidatos a utilizar esse sistema são pessoas que aprenderam a falar e perderam essa capacidade por um problema nos músculos ou nas cordas vocais, como é o caso de pessoas com Esclerose Lateral Amiotrófica.

Assista ao vídeo que compara a voz natural com a voz criada pelo sistema de inteligência artificial:

Veja a matéria da Folha de São Paulo

A Folha de São Paulo realizou uma matéria sobre a publicação desse estudo na revista Nature. Eu fui um dos entrevistados e, por isso, decidi ampliar o assunto explicando mais detalhes no meu site. Quem desejar saber mais sobre o estudo, pergunte nos comentários abaixo. Terei prazer em dar mais explicações!

Roger Taussig Soares
neurologista – São paulo
crm 69239

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