Las neuronas en la corteza motora del cerebro que antes se consideraban activas principalmente durante los movimientos de manos y brazos también se iluminan durante el habla de una manera similar a los patrones de actividad cerebral vinculados a estos movimientos, sugieren nuevos hallazgos publicados hoy en día eLife .
Al demostrar que es posible identificar diferentes sílabas o palabras a partir de patrones de actividad neuronal, el estudio proporciona ideas que podrían usarse para restaurar la voz en personas que han perdido la capacidad de hablar.
Hablar implica algunos de los movimientos más precisos y coordinados que hacen los humanos. Estudiarlo es fascinante pero desafiante, porque hay pocas oportunidades para realizar mediciones desde el interior del cerebro de alguien mientras habla. Este estudio se realizó como parte del BrainGate2 Brain-ComputerPrueba clínica piloto de interfaz, que está probando un dispositivo informático que puede 'comunicarse' con el cerebro, ayudando a restablecer la comunicación y proporcionar control de prótesis como los brazos robóticos.
Los investigadores estudiaron el habla registrando la actividad cerebral de conjuntos de electrodos múltiples colocados previamente en la corteza motora de dos personas que participaron en el estudio BrainGate 2. Esto les permitió estudiar el momento y la ubicación del disparo de una gran población de neuronas quese activa durante el habla, en lugar de solo unos pocos a la vez.
"En primer lugar, preguntamos si las neuronas en el área llamada de la mano de la corteza motora del cerebro están activas durante el habla", explica el autor principal Sergey Stavisky, investigador postdoctoral en el Departamento de Neurocirugía y el Instituto de Neurociencias Wu Tsai enUniversidad de Stanford, EE. UU. "Esto parecía poco probable porque esta es un área conocida por controlar los movimientos de manos y brazos, no el habla. Pero las pistas en la literatura científica sugieren que podría haber una superposición".
Para probar esto, el equipo grabó la actividad neuronal de los participantes durante una tarea de conversación en la que escucharon una de 10 sílabas diferentes, o una de 10 palabras cortas diferentes, y luego pronunció el sonido que se les solicitó después de escuchar una señal de "ir".las tasas de neuronas cambiaron fuertemente durante el habla de palabras y sílabas y las neuronas activas se extendieron por toda la parte de la corteza motora de la que los investigadores estaban grabando. Además, las tasas de disparo no cambiaron tanto cuando los participantes escucharon el sonido, solo cuandolo hablaron. Este cambio en la actividad neuronal también correspondió a grupos de sonidos similares, llamados fonemas, y con movimientos de cara y boca. Esto sugiere que aunque existe una separación de alto nivel del control de diferentes partes del cuerpo a través de la corteza motora, la actividad delas neuronas individuales se superponen
Luego, el equipo realizó un análisis de "decodificación" para ver si los patrones de activación de neuronas podían revelar información sobre el sonido específico que se hablaba. Descubrieron que al analizar la actividad neuronal en casi 200 electrodos, podían identificar cuál de varias sílabas opalabras que decía el participante. De hecho, ciertos patrones de actividad neuronal podrían predecir correctamente el sonido, o la falta de sonido, en más del 80% de los casos para uno de los participantes, y entre el 55% y el 61% de los casos para el otro.
"Esto sugiere que podría ser posible utilizar esta actividad cerebral para entender qué palabras están tratando de decir las personas que no pueden hablar", dice el coautor principal Krishna Shenoy, investigador del Instituto Médico Howard Hughes y profesor de Hong Seh y Vivian WM Lim enla Facultad de Ingeniería y codirector del Laboratorio de Traducción de Prótesis Neurales NPTL, en la Universidad de Stanford.
"Con este estudio hemos demostrado que podemos identificar sílabas y palabras que las personas dicen en función de su actividad cerebral, lo que sienta las bases para sintetizar o producir texto y habla de la actividad neuronal medida cuando un paciente intenta hablar".concluye la coautora principal Jaimie Henderson, John y Jene Blume - Robert y Ruth Halperin Profesor en el Departamento de Neurocirugía y codirector de NPTL, Universidad de Stanford. "Ahora se necesita más trabajo para sintetizar el discurso continuo para las personas que no pueden dar ejemplodatos en realidad hablando "
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Materiales proporcionado por eLife . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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