Per la prima volta, un impianto cerebrale ha permesso a una persona bilingue, che non era più in grado di parlare, di comunicare sia in inglese che in spagnolo. Un sistema di intelligenza artificiale connesso all’impianto cerebrale interpreta in tempo reale ciò che la persona sta cercando di dire in una delle due lingue. Questo risultato, pubblicato su Nature Biomedical Engineering, è stato ottenuto da un gruppo di scienziati dell’Università di San Francisco ed è un contributo significativo nel campo emergente delle neuroprotesi per il ripristino della parola.
La storia di Pancho
Il protagonista dello studio, chiamato Pancho, ha avuto un ictus all’età di 20 anni che ha causato la paralisi di parte del suo corpo, inclusa l’area vocale. Di conseguenza, Pancho può emettere solo gemiti e grugniti senza riuscire a parlare chiaramente. Negli anni, Pancho ha collaborato con Edward Chang, il neurochirurgo responsabile dello studio, per esaminare gli effetti a lungo termine dell’ictus sul suo cervello. Nel 2021, il team di Chang ha impiantato elettrodi nella corteccia cerebrale di Pancho per registrare l’attività neurale, che è stata poi tradotta in parole su un computer. La prima frase di Pancho è stata interpretata in inglese. Tuttavia, Pancho è madrelingua spagnolo e ha appreso l’inglese solo dopo l’ictus.
Lo spagnolo evoca ancora in Pancho sentimenti di familiarità e appartenenza. “Le lingue che parliamo sono strettamente legate alla nostra identità,” afferma Chang. Per questo motivo, il team di ricerca ha voluto aiutare Pancho a recuperare la capacità di parlare anche nella sua lingua madre. A tal fine, hanno sviluppato un sistema di intelligenza artificiale dotato di un modulo per lo spagnolo e uno per l’inglese, in grado di decifrare il discorso bilingue di Pancho. Questo progetto, guidato da Alexander Silva, primo autore dello studio, ha comportato l’addestramento del sistema di IA mentre Pancho cercava di pronunciare quasi 200 parole. I suoi tentativi di formare ciascuna parola hanno generato un modello neurale distinto, registrato dagli elettrodi. Successivamente, gli autori hanno applicato il loro sistema di IA mentre Pancho cercava di pronunciare delle frasi ad alta voce.
L’intelligenza artificiale, attraverso un’analisi probabilistica delle parole che si susseguono nella frase, cerca di indovinare le parole dette e di capire la lingua, tentando di costruire una frase coerente. Il risultato finale produce due frasi: una in inglese e una in spagnolo. Tuttavia, sullo schermo di Pancho compare solo la frase proposta dall’IA con il punteggio di probabilità totale più alto. I due moduli dell’IA sono stati capaci di distinguere tra inglese e spagnolo con un’accuratezza dell’88%, basandosi sulla prima parola che Pancho ha cercato di pronunciare, e hanno decodificato la frase corretta con un’accuratezza del 75%.
Risultati inattesi
I risultati ottenuti dal team di ricercatori hanno rivelato aspetti inattesi sull’elaborazione del linguaggio nel cervello. Esperimenti precedenti, che utilizzavano strumenti non invasivi, avevano suggerito che lingue diverse attivassero aree distinte del cervello. Tuttavia, l’analisi dei segnali registrati direttamente nella corteccia di Pancho ha mostrato che “gran parte dell’attività, sia per lo spagnolo che per l’inglese, proveniva in realtà dalla stessa area”, ha affermato Silva. Inoltre, le risposte neurologiche di Pancho non sembravano molto diverse da quelle dei bambini cresciuti bilingui, nonostante lui avesse appreso l’inglese all’età di circa 30 anni, contrariamente ai risultati di studi precedenti. Questi dati suggeriscono agli esperti che lingue diverse condividono almeno alcune caratteristiche neurologiche e che queste potrebbero essere generalizzabili ad altre persone.