Los científicos usan fMRI e IA para decodificar señales de lenguaje en el cerebro: los disparos

Este video todavía muestra una vista de la corteza cerebral de una persona. las áreas rosadas tienen una actividad superior a la media; Las regiones azules tienen una actividad por debajo del promedio.

Jerry Tang y Alexander Huth

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Jerry Tang y Alexander Huth

Este video todavía muestra una vista de la corteza cerebral de una persona. las áreas rosadas tienen una actividad superior a la media; Las regiones azules tienen una actividad por debajo del promedio.

Jerry Tang y Alexander Huth

Los científicos han descubierto una forma de decodificar una cadena de palabras en el cerebro utilizando imágenes de resonancia magnética e inteligencia artificial.

El sistema reconstruye la esencia de lo que una persona escucha o imagina, en lugar de intentar repetir cada palabra, informa el equipo en la revista. Neurociencia natural.

“Llega a las ideas detrás de las palabras, las connotaciones y el significado”, dice Alexander Huth, autor del estudio y profesor asistente de neurociencia e informática en la Universidad de Texas en Austin.

Pero esta tecnología no puede leer la mente. Solo funciona cuando uno de los participantes colabora activamente con los científicos.

Sin embargo, los sistemas que decodifican el lenguaje algún día podrían ayudar a las personas que no pueden hablar debido a una lesión o enfermedad cerebral. También ayudan a los científicos a comprender cómo el cerebro procesa las palabras y los pensamientos.

Los esfuerzos anteriores para decodificar el lenguaje se basaron en sensores colocados directamente en la superficie del cerebro. Los sensores detectan señales en regiones involucradas en la pronunciación de palabras.

El enfoque del equipo de Texas es un intento de “descifrar un pensamiento más libre”, dice Marcel Just, profesor de psicología en la Universidad Carnegie Mellon que no participó en la nueva investigación.

Eso podría significar que tiene aplicaciones más allá de la comunicación, dice.

“Uno de los mayores desafíos médico-científicos es comprender la enfermedad mental, que en última instancia es una disfunción del cerebro”, dice Just. “Creo que este tipo de enfoque general resolverá este enigma algún día”.

Podcasts sobre resonancia magnética

El nuevo estudio es parte de un esfuerzo por comprender cómo el cerebro procesa el lenguaje.

Los investigadores pasaron a tres personas hasta 16 horas cada una en un escáner fMRI, que detecta signos de actividad en todo el cerebro.

Los participantes usaron auriculares que reproducían el audio del podcast. En su mayor parte, simplemente estaban acostados allí escuchando historias de Radio reloj mariposaHuth dice.

Estos flujos de palabras produjeron actividad en todo el cerebro, no solo en áreas asociadas con el habla y el lenguaje.

“Resulta que una enorme parte del cerebro está haciendo algo”, dice Huth. “Así que son las áreas que usamos para la navegación, las áreas que usamos para hacer cálculos mentales, las áreas que usamos para procesar cosas que se sienten como tocar”.

Después de que los participantes escucharon horas de historias en el escáner, los datos de la resonancia magnética se enviaron a una computadora. Has aprendido a relacionar ciertos patrones de actividad cerebral con ciertos flujos de palabras.

A continuación, el equipo pidió a los participantes que escucharan nuevas historias en el escáner. Luego, la computadora trató de reconstruir estas historias a partir de la actividad cerebral de cada participante.

El sistema recibió mucha ayuda para construir oraciones comprensibles a partir de inteligencia artificial: una versión anterior del popular software de procesamiento de lenguaje natural ChatGPT.

Lo que surgió del sistema fue una versión parafraseada de lo que escuchó uno de los participantes.

Entonces, si un participante escuchó la frase “Ni siquiera tengo mi licencia de conducir todavía”, la versión decodificada podría ser “Todavía no has aprendido a conducir”, dice Huth. En muchos casos, dice, la versión decodificada contenía errores.

En otro experimento, el sistema pudo parafrasear palabras que una persona acababa de imaginar.

En un tercer experimento, los participantes vieron videos que contaban una historia sin usar palabras.

“No le pedimos a la gente que tratara de describir lo que estaba pasando”, dice Huth. “Sin embargo, lo que obtuvimos fue este tipo de descripción lingüística de lo que sucede en el video”.

Una ventana no invasiva al lenguaje

Actualmente, el método de resonancia magnética es más lento y menos preciso que un sistema de comunicación experimental que está desarrollando un equipo dirigido por el Dr. Edward Chang en la Universidad de California, San Francisco, para personas paralizadas.

“A la gente se le implanta un chip sensor eléctrico directamente en la superficie del cerebro”, dice David Moses, investigador del laboratorio de Chang. “Esto registra la actividad cerebral cerca de la fuente”.

Los sensores detectan actividad en áreas del cerebro que normalmente controlan el habla. Al menos una persona ha podido usar el sistema para generar con precisión 15 palabras por minuto usando solo sus pensamientos.

Pero con un sistema basado en MRI, “nadie necesita cirugía”, dice Moses.

Ninguno de los enfoques se puede utilizar para leer los pensamientos de una persona sin su cooperación. En el estudio de Texas, las personas pudieron derrotar al sistema simplemente contándose una historia diferente.

Pero los lanzamientos futuros podrían plantear cuestiones éticas.

“Es muy emocionante, pero da un poco de miedo”, dice Huth, “¿Qué pasaría si pudieras leer la palabra que alguien está pensando en su cabeza?” Esto podría ser potencialmente dañino”.

Moisés estuvo de acuerdo.

“Se trata de que el usuario tenga una nueva forma de comunicarse, una nueva herramienta que está completamente bajo su control”, dice. “Ese es el objetivo y tenemos que asegurarnos de que ese sea el objetivo”.