La actividad cerebral de las aves, al ser procesada por un algoritmo especialmente dedicado a tal fin, puede aportar información para reconstruir sus característicos silbidos.
Una investigación que experimenta con estos elementos, fue presentada como prueba de las posibilidades con las que en el futuro se podría contar para desarrollar prótesis vocales para humanos.
Prótesis vocales para humanos podrían basar su funcionamiento en el canto de las aves
Esta prueba, que superó recién su primera fase de estudios, fue presentada por un equipo de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos. Los investigadores lograron demostrar que es posible reproducir las complejas vocalizaciones de un pájaro cantor, contemplando aspectos como el tono, volumen y timbre original del animal en cuestión.
Para realizar el estudio, los investigadores implantaron electrodos de silicio en pinzones cebra adultos machos y analizaron su actividad neuronal mientras cantaban. Estos registros se basaron principalmente en la actividad eléctrica de múltiples poblaciones de neuronas, en la parte sensoriomotora del cerebro que, entre otras funciones, acciona los músculos responsables del canto.
Las grabaciones registradas se utilizaron como material de entrenamiento para un algoritmo que, una vez preparado, tenía la misión de ser capaz de construir cantos basados sólo en sus impulsos cerebrales, considerando que por separado este sistema de aprendizaje automático ya conoce la correlación entre esta actividad y la ejecución del canto.
Los primeros resultados compartidos muestran avances realmente significativos. La primera parte de la grabación adjunta muestra un canto natural, grabado en un ambiente no intervenido. La parte final, muestra una grabación reconstruida por el algoritmo presentado.
Lograr esto no fue fácil, según el equipo. Para conseguirlo, fue necesario obtener representaciones simples de los patrones de vocalización de las aves. En palabras sencillas, con esto se refieren a ecuaciones matemáticas que modelan los cambios en la presión y la tensión, que ocurren en el órgano vocal de los pinzones cuando cantan. Posteriormente, los investigadores entrenaron su IA para mapear la actividad neuronal directamente a estas representaciones.
«Al tener esta simple representación del complejo comportamiento vocal de las aves cantoras, nuestro sistema puede aprender mapas que son más robustos y más generalizables a una gama más amplia de condiciones y comportamientos», señaló Vikash Gilja, docente de la casa de estudios que realizó este estudio, en el que colaboró como investigador adjunto.
Respecto al valor de esta investigación, su autor titular, Timothy Gentner, profesor de psicología y neurobiología de la Universidad de California en San Diego comentó que «el estado actual del arte en prótesis de comunicación son los dispositivos implantables que permiten generar resultados textuales, escribiendo hasta 20 palabras por minuto». «Ahora imagina una prótesis vocal que te permita comunicarte naturalmente con el habla, diciendo en voz alta lo que estás pensando casi como lo estás pensando. Ese es nuestro objetivo final, y es la próxima frontera en la recuperación funcional», agregó.
¿Por qué realizar el estudio con aves?
En la presentación del informe de investigación, se señala al principio que “el lenguaje es exclusivamente humano, pero su adquisición puede implicar capacidades cognitivas compartidas con otras especies”.
No deja de resultar curioso, pues los mecanismos de comunicación de las aves parecen distar bastante de los nuestros. No obstante, según lo que señala la misma investigación, las vocalizaciones de un pájaro cantor son similares al habla humana de varias maneras, al ser procedimientos complejos, que dependen de comportamientos aprendidos.
«Con nuestra colaboración, estamos aprovechando 40 años de investigación en aves para construir una prótesis de habla para humanos, un dispositivo que no simplemente convertiría las señales cerebrales de una persona en un conjunto rudimentario de palabras enteras, sino que les daría la capacidad de hacer cualquier sonido y, por lo tanto, cualquier palabra que puedan imaginar, liberándolas para comunicarse lo que deseen», indicó Gentner al respecto.
El informe que compila los ejercicios y hallazgos de este estudio, fue publicado en Current Biology.