O DISPOSITIVO QUE POSSIBILITA A FALA AOS MUDOS

A fala se inicia com sinais produzidos pelo nosso cérebro, o qual envia mensagens às estruturas associadas à vocalização.

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Os sinais neurais que estimulam e articulam a fala e a linguagem tem origem em algumas regiões de nosso cérebro.

As estruturas de vocalização, que recebem os sinais cerebrais, incluem a mandíbula, os lábios, a língua, a laringe, os pulmões e os músculos associados. Na laringe estão as cordas vocais, pregas que vibram com a passagem do ar. A coordenação de todas essas estruturas permitem e a emissão de diversos sons.

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Os movimentos coordenados da mandíbula, dos lábios, da língua e de regiões da laringe geram os sons que formam as palavras.

A mudez, incapacidade de emitir esses sons, é decorrente de causas orgânicas, psicológicas ou de desenvolvimento/neurológica.

CAUSA ORGÂNICA

Envolve limitações do sistema vocal que emite o som, como a boca, a língua e a laringe. Paralisias e lesões podem afetar a coordenação dos movimentos dos músculos ou as estruturas físicas envolvidas na fala. Danos neurológicos, como um acidente vascular cerebral (AVC, conhecido popularmente como derrame), podem causar perda ou prejuízo de movimentos do corpo, incluindo os responsáveis pela fala. Muitas vezes o cérebro está intacto nessas pessoas, mas os neurônios que transmitem os sinais às estruturas vocais estão danificados. Assim, pacientes que sofreram AVC ou outros tipos de lesões cerebrais, câncer na garganta e doenças neurodegenerativas (e.g. esclerose múltipla doença de Parkinson) podem ter o perfeito funcionamento das habilidades cognitivas, mas são incapazes falar. 

CAUSA PSICOLÓGICA

É mais frequente em crianças e geralmente está associado à ansiedade. A condição em que uma criança fala apenas em certas situações (ou com certas pessoas), mas não em outras (e.g. escola), é chamada mutismo seletivo. O mutismo seletivo não deve ser confundido com uma criança que não fala e não pode falar devido a deficiências físicas ou atraso no desenvolvimento.

CAUSA DE DESENVOLVIMENTO E NEUROLÓGICA

Os distúrbios da comunicação ou atrasos no desenvolvimento da linguagem podem ocorrer por diversos motivos, incluindo a síndrome de Down e o autismo.

A ausência de fala por motivos psicológicos e de desenvolvimento/neurológica podem ser superadas com terapias, mas aquelas com causa orgânica exige estratégias tecnológicas.

O DISPOSITIVO QUE PERMITE A FALA AOS MUDOS COM CAUSA ORGÂNICA

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em São Francisco (UCSF) desenvolveram um método para transformar sinais cerebrais em fala sintetizada por computador. Seus resultados forneceram um caminho para uma comunicação mais fluída para pessoas que se tornaram mudas, mas que possuem intactas as regiões cerebrais responsáveis pela fala.

Muitas das interfaces cérebro-computador apresentam uma abordagem letra por letra, na qual os pacientes movem seus olhos ou músculos faciais para expressar seus pensamentos (o cientista Stephen Hawking comandava o seu sintetizador de fala por meio de discretos movimentos de sua bochecha). Mas esses tipos de interface são lentos – a maioria produz no máximo 10 palavras por minuto, ao passo que a média de fala dos humanos é de 150 palavras por minuto. 

O método desenvolvido pela equipe da UCSF utilizou um eletrodo implantado no cérebro para captar os sinais neurais que coordenam os movimentos dos lábios, da língua, da laringe e da mandíbula. 

Cientistas criam implante que transforma sinais cerebrais em fala | Ciência  e Saúde | G1
O dispositivo, com uma série de eletrodos, ao ser implantado na superfície do cérebro, pode capturar os sinais neurais responsáveis pela linguagem falada (Foto: Chang laboratory, UCSF Departament of Neurosurgery),

A partir das informações captadas pelo dispositivo, a equipe da UCSF desenvolveu um processo de duas etapas para recriar as frases faladas. Primeiro, eles criaram um decodificador para interpretar os padrões de atividade cerebral registrados como instruções para mover partes de um trato vocal virtual (incluindo lábios, língua, mandíbula e laringe). Em seguida, desenvolveram um sintetizador que usava os movimentos virtuais para produzir a linguagem.

A – Pesquisas anteriores em síntese de fala adotaram a abordagem de monitorar sinais neurais em áreas do cérebro relacionadas à fala usando um dispositivo implantado junto a superfície do cérebro e tentando decodificar esses sinais diretamente em fala sintética. B- O novo estudo desenvolveu um método diferente, no qual há duas etapas de decodificação. A primeira etapa de decodificação transforma os sinais neurais em movimentos estimados das estruturas vocais (vermelho) – as estruturas anatômicas envolvidas na produção da fala (lábios, língua, laringe e mandíbula). A segunda etapa de decodificação transforma esses movimentos estimados em fala sintética. A abordagem de decodificação em duas etapas produziu sentenças faladas que tinham nitidamente menos distorção do que a obtida com uma abordagem de decodificação direta comparável.

Os padrões de atividade cerebral nos centros da fala são voltados especificamente para coordenar os movimentos das estruturas vocais e apenas indiretamente ligados aos próprios sons da fala. O estudo representa grande avanço, pois tenta decodificar explicitamente os movimentos para criar sons, em vez de decodificar diretamente os sons.

A abordagem de dois estágios do estudo resultou em distorção acústica marcadamente menor do que ocorreu com a decodificação direta de recursos acústicos. Com o progresso contínuo desse novo método, podemos esperar que os indivíduos com deficiência de fala recuperem a capacidade de falar livremente o que pensam e se reconectar com o mundo ao seu redor.

REFERÊNCIA:

Anumanchipalli, GK, Chartier, J. & Chang, EF (2019). Speech synthesis from neural decoding of spoken sentences. Nature 568: 493-498.

VÍDEOS:

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