Las personas no solemos valorar en nuestro devenir diario algo tan sencillo como poder comunicarnos a través de nuestra voz. Simplemente el hecho de encontrarnos afónicos momentáneamente a causa de un resfriado, por haber forzado nuestras cuerdas vocales tras una exposición oral o en una noche de cantar demasiado alto tras un festival de música ya nos sirven como ejemplo de la incomodidad que amanecer sin voz puede suponer. Sin embargo, se trata de una realidad que para muchos va más allá de una dificultad puntual y constituye una constante asociada a alguna disfunción o enfermedad.
En esta línea, la Universidad de California (UCLA) ha presentado un nuevo avance que permite dar respuesta a muchas personas con trastornos de la voz, incluidas aquellas que presentan afecciones patológicas de las cuerdas vocales o que se están recuperando de cirugías derivadas del cáncer de laringe. Unos colectivos que, a menudo, pueden tener dificultad o imposibilidad para poder hablar. Destinado a ellos, surge la aparición de un nuevo dispositivo portátil que aplica la tecnología de Inteligencia Artificial para volver a dar voz a todos aquellos que la han perdido.
En concreto, un equipo de ingenieros de UCLA ha desarrollado un proyecto de investigación que ha dado como fruto un dispositivo suave, delgado y elástico que mide poco más de 1 pulgada cuadrada y que se puede colocar en la piel situada fuera de la garganta para ayudar a las personas con cuerdas vocales disfuncionales a recuperar la función de la voz. Este importante avance se ha dado a conocer recientemente en la revista científica Nature Communications y viene a mejorar las actuales alternativas terapéuticas e invasivas para muchos de estos pacientes.
Es capaz de detectar el movimiento en los músculos de la laringe de una persona y traducir esas señales recibidas en habla audible por medio de la ayuda de máquinas
El nuevo sistema bioeléctrico, desarrollado por el profesor asistente de bioingeniería en la Escuela de Ingeniería Samueli de la universidad californiana, Jun Chen, junto a su equipo de trabajo, es capaz de detectar el movimiento en los músculos de la laringe de una persona y traducir esas señales recibidas en habla audible por medio de la ayuda de máquinas. Este aparato presenta una tecnología de aprendizaje continuo que le lleva a transmitir los mensajes de manera sonora con casi un 95% de precisión.
El pequeño y nuevo dispositivo parecido a un parche que consta de dos componentes. Por un lado, el componente sensor autoalimentado, que detecta y convierte señales generadas por movimientos musculares en señales eléctricas analizables de alta fidelidad; Estas señales eléctricas luego se traducen en señales de voz mediante un algoritmo de aprendizaje automático. Y, por otro lado, un segundo componente de actuación que convierte esas señales del habla en la expresión de voz deseada. Ambos elementos se unen para aunar una tecnología portátil que está diseñada para ser lo suficientemente flexible como para moverse y capturar la actividad de los músculos laríngeos debajo de la piel.
Con una cinta biocompatible de doble cara, puede adherirse fácilmente a la garganta de una persona cerca de la ubicación de las cuerdas vocales y puede reutilizarse volviendo a aplicar cinta según sea necesario
A su vez, cada uno de los dos componentes contiene dos capas: una capa de compuesto de silicona biocompatible polidimetilsiloxano, o PDMS, con propiedades elásticas, y una capa de inducción magnética hecha de bobinas de inducción de cobre. Intercalada entre los dos componentes hay una quinta capa que contiene PDMS mezclado con microimanes, que genera un campo magnético. Así, utilizando un mecanismo de detección magnetoelástico suave, desarrollado por el equipo de Chen en 2021, el dispositivo es capaz de detectar cambios en el campo magnético cuando se altera como resultado de fuerzas mecánicas, en este caso, el movimiento de los músculos laríngeos.
De esta manera, las bobinas de inducción serpentinas integradas en las capas magnetoelásticas ayudan a generar señales eléctricas de alta fidelidad con fines de detección. Con todo, este dispositivo mide 1,2 pulgadas, pesa alrededor de 7 gramos y tiene solo 0,06 pulgadas de grosor. Así, con una cinta biocompatible de doble cara, puede adherirse fácilmente a la garganta de una persona cerca de la ubicación de las cuerdas vocales y puede reutilizarse volviendo a aplicar cinta según sea necesario.
MÁS CÓMODO y CAPAZ DE APRENDER
"Las soluciones existentes, como los dispositivos portátiles de electrolaringe y los procedimientos de punción traqueoesofágica, pueden ser inconvenientes, invasivos o incómodos", afirmó Chen, que dirige el Grupo de Investigación de Bioelectrónica Portátil de la UCLA y ha sido nombrado uno de los investigadoresmás citados del mundo cinco años consecutivos. De esta manera, este nuevo dispositivo presenta una opción portátil y no invasiva capaz de ayudar a los pacientes a comunicarse durante el período previo al tratamiento y durante el período de recuperación posterior al tratamiento de los trastornos de la voz.
En el futuro, el equipo de investigación planea seguir ampliando el vocabulario mediante el aprendizaje automático y probarlo también en personas con trastornos del habla
Los dos componentes (y cinco capas) del dispositivo le permiten convertir el movimiento muscular en señales eléctricas que, con la ayuda del aprendizaje automático, finalmente se convierten en señales del habla y expresión vocal audible.La precisión de predicción general del modelo fue del 94,68%, con la señal de voz de los participantes de muestra en la amplificada por el componente de actuación, lo que demuestra que el mecanismo de detección reconoció su señal de movimiento laríngeo y coincidió con la oración correspondiente que los participantes deseaban decir. Además, en el futuro, el equipo de investigación planea seguir ampliando el vocabulario mediante el aprendizaje automático y probarlo también en personas con trastornos del habla.