O implante cerebral permite que o homem com ALS fale e cantar com sua ‘voz real’
O implante cerebral permite que o homem com ALS fale e cantar com sua ‘voz real’
Uma nova interface do cérebro-computador transforma pensamentos em discurso e discurso expressivo em tempo real
O córtex motor (laranja, ilustração). Os eletrodos implantados nesta região ajudaram a registrar a atividade cerebral relacionada à fala de um homem que não podia falar de maneira inteligente.
Biblioteca de fotos de Kateryna Kon/Ciência/Alamy
Um homem com uma grave incapacidade da fala é capaz de falar expressivamente e cantar usando um implante cerebral que traduz sua atividade neural em palavras quase instantaneamente. O dispositivo transmite mudanças de tom quando ele faz perguntas, enfatiza as palavras de sua escolha e permite que ele canse uma série de notas em três arremessos.
O sistema – conhecido como interface cérebro -computador (BCI) – usou a inteligência artificial (AI) para decodificar a atividade cerebral elétrica do participante enquanto ele tentava falar. O dispositivo é o primeiro a reproduzir não apenas as palavras pretendidas de uma pessoa, mas também características da fala natural, como tom, tom e ênfase, que ajudam a expressar significado e emoção.
Em um estudo, uma voz sintética que imitou o próprio participante falou suas palavras dentro de 10 milissegundos da atividade neural que sinalizava sua intenção de falar. O sistema, descrito hoje em Naturezamarca uma melhoria significativa em relação aos modelos BCI anteriores, que transmitiram a fala em três segundos ou a produziram somente depois que os usuários terminarem de imitar uma frase inteira.
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“Este é o santo graal no discurso”, diz Christian Herff, um neurocientista computacional da Universidade de Maastricht, na Holanda, que não estava envolvido no estudo. “Isso agora é uma fala real, espontânea e contínua.”
Decodificador em tempo real
O participante do estudo, um homem de 45 anos, perdeu a capacidade de falar claramente após o desenvolvimento da esclerose lateral amiotrófica, uma forma de doença do neurônio motor, que danifica os nervos que controlam os movimentos musculares, incluindo os necessários para a fala. Embora ele ainda pudesse fazer sons e palavras da boca, seu discurso era lento e pouco claro.
Cinco anos após o início dos sintomas, o participante foi submetido a uma cirurgia para inserir 256 eletrodos de silício, cada um com 1,5 mm de comprimento, em uma região cerebral que controla o movimento. O co-autor do estudo Maitreyee Wairagkar, neurocientista da Universidade da Califórnia, Davis, e seus colegas treinaram algoritmos de aprendizado profundo para capturar os sinais em seu cérebro a cada 10 milissegundos. Seu sistema decodifica, em tempo real, os sons que o homem tenta produzir em vez de suas palavras pretendidas ou os fonemas constituintes – as subunidades da fala que formam palavras faladas.
“Nem sempre usamos palavras para comunicar o que queremos. Temos interjeições. Temos outras vocalizações expressivas que não estão no vocabulário”, explica Wairagkar. “Para fazer isso, adotamos essa abordagem, que é completamente irrestrita”.
A equipe também personalizou a voz sintética para soar como o homem, treinando algoritmos de IA nas gravações de entrevistas que ele havia feito antes do início de sua doença.
A equipe pediu ao participante que tentasse fazer interjeções como ‘aah’, ‘ooh’ e ‘hmm’ e dizer palavras inventadas. O BCI produziu com sucesso esses sons, mostrando que poderia gerar fala sem precisar de um vocabulário fixo.
Liberdade de expressão
Usando o dispositivo, o participante explicou palavras, respondeu a perguntas abertas e disse o que quisesse, usando algumas palavras que não faziam parte dos dados de treinamento do decodificador. Ele disse aos pesquisadores que ouvir a voz sintética produzir seu discurso o fez “se sentir feliz” e que parecia sua “voz real”.
Em outros experimentos, o BCI identificou se o participante estava tentando dizer uma frase como uma pergunta ou uma declaração. O sistema também poderia determinar quando ele enfatizou palavras diferentes na mesma frase e ajustar o tom de sua voz sintética de acordo. “Estamos trazendo todos esses diferentes elementos da fala humana que são realmente importantes”, diz Wairagkar. Os BCIs anteriores poderiam produzir apenas uma fala plana e monótona.
“Esta é uma mudança de paradigma no sentido de que pode realmente levar a uma ferramenta da vida real”, diz Silvia Marchesotti, neuroengenheira da Universidade de Genebra, na Suíça. Os recursos do sistema “seriam cruciais para adoção para uso diário para os pacientes no futuro”.
Este artigo é reproduzido com permissão e foi publicado pela primeira vez em 11 de junho de 2025.
