Inteligência artificial reativa fala em dois idiomas após AVC

A inteligência artificial (IA) está constantemente oferecendo novas aplicações, como neste caso, em que contribui para a medicina e a neurociência, ajudando um paciente que perdeu a capacidade de falar devido a um acidente vascular cerebral (AVC) em 2000 a se comunicar em dois idiomas.

Cientistas da Universidade da Califórnia, em São Francisco, Estados Unidos, criaram um implante cerebral que permitiu a um homem bilíngue com paralisia se expressar pela primeira vez em dois idiomas, espanhol e inglês, de acordo com sua preferência.

Essa inovação abre novos caminhos para compreender o processamento da linguagem no cérebro humano e representa um grande avanço no campo das neuropróteses para a restauração da fala.

Quase uma dúzia de cientistas do Centro de Engenharia Neural e Próteses da universidade trabalharam por vários anos para desenvolver um sistema de decodificação que pudesse converter a atividade cerebral do homem em frases nos dois idiomas e exibi-las em uma tela.

Um artigo publicado na Nature Biomedical Engineering que descreve a pesquisa identifica o homem como Pancho, um nome fictício para preservar sua identidade. Pancho pode gemer e grunhir, mas não pode articular palavras claramente. Ele é um falante nativo de espanhol que aprendeu inglês quando adulto.

Sob a liderança do Dr. Edward Chang, um neurocirurgião que atua como co-diretor do Centro de Próteses e Engenharia Neural da Universidade da Califórnia em São Francisco (UCSF), Pancho recebeu um implante neuronal em fevereiro de 2019, o que permitiu aos cientistas começar a rastrear sua atividade cerebral.

Usando um método de inteligência artificial conhecido como rede neural, os pesquisadores conseguiram treinar o implante de Pancho para decodificar palavras com base na atividade cerebral produzida quando ele tentava articulá-las.

Esse método de treinamento de IA essencialmente permite que o implante cerebral, cientificamente conhecido como dispositivo de interface cérebro-computador, processe dados de forma semelhante ao cérebro humano.

Até 2021, a tecnologia havia ajudado significativamente a restaurar a capacidade de Pancho de se comunicar, mas apenas em inglês.

“A decodificação da fala foi demonstrada principalmente para monolíngues, mas metade do mundo é bilíngue e cada idioma contribui para a personalidade e visão de mundo de uma pessoa”, disse o grupo de pesquisa de Chang em sua conta de X. “É necessário desenvolver decodificadores que permitam que os bilíngues se comuniquem em ambos os idiomas.”

Assim, a pesquisa de 2021 serviu de base para desenvolver o sistema de decodificação que posteriormente tornou o implante cerebral de Pancho bilíngue em espanhol e inglês.

Comunicando-se no idioma desejado

Depois de descobrir que o cérebro de Pancho tinha “atividade cortical” em ambos os idiomas anos após ter ficado paralisado, os cientistas perceberam que poderiam aproveitar isso para treinar um implante cerebral bilíngue sem a necessidade de treinar sistemas de decodificação de idiomas separados.

“Aproveitamos essa descoberta para demonstrar a transferência de aprendizado entre idiomas. Os dados coletados em um primeiro idioma poderiam acelerar significativamente o treinamento de um decodificador no segundo idioma”, disse o grupo de pesquisa de Chang em X, porque se baseia na atividade cerebral produzida pelos movimentos previstos do trato vocal do participante, independentemente do idioma. Isso nos permitiu treinar um modelo que generalizou em um conjunto compartilhado de sílabas em inglês e espanhol.

Em 2022, os cientistas tentaram demonstrar isso novamente. Eles usaram novamente a rede neural artificial para treinar o implante cerebral de Pancho na atividade neural distinta produzida por sua fala bilíngue.

De acordo com suas descobertas, Pancho conseguiu utilizar o sistema de decodificação bilíngue que alimenta seu implante cerebral, participar de ambas as conversas e alternar entre os idiomas como desejar.

Em última análise, o estudo mostra “a viabilidade de uma neuroprótese de fala bilíngue”, ou implante cerebral bilíngue, e oferece uma ideia de como esse tipo de tecnologia tem o “potencial de restaurar uma comunicação mais natural” entre falantes bilíngues com paralisia, de acordo com o relatório.

Uma das descobertas inesperadas do estudo é a visualização do cérebro bilíngue.

Até agora, pensava-se que falar dois idiomas diferentes implicava que o cérebro trabalhasse em áreas diferentes. No entanto, os sinais recebidos pelo sistema de tradução da Universidade da Califórnia indicam que grande parte da atividade em espanhol ou inglês vem da mesma área. Para continuar explorando a complexidade do cérebro, o sistema de tradução deve ser replicado com falantes de outros idiomas em contextos diferentes, como aqueles baseados em ideogramas lidos da direita para a esquerda, incluindo japonês ou mandarim.

Kenji Kansaku, neurofisiologista da Universidade Médica Dokkyo em Mibu, Japão, que não participou do estudo, disse na Nature que além de adicionar participantes, o próximo passo será estudar idiomas “com propriedades articulatórias muito diferentes” do inglês, como o mandarim ou japonês.

As interfaces cérebro-computador estão emergindo como uma tendência disruptiva nas inovações médicas. Noland Arbaugh, um homem tetraplégico, tornou-se a primeira pessoa a usar um implante cerebral desenvolvido pela Neuralink, empresa de Elon Musk.