REUTERS/Yonathan Weitzman
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Como falar sem usar a boca

Computador transformou a atividade elétrica do córtex cerebral em sons

Fernando Reinach*, O Estado de S.Paulo

04 de maio de 2019 | 03h00

Quando decidimos falar algo, nosso cérebro constrói a sentença e decide que ela deve ser proferida. Então, a área do cérebro que controla nossas cordas vocais, a posição da língua e o formato dos lábios é ativada. Essa área do cérebro envia sinais nervosos para todas essas regiões que se movimentam de uma maneira precisa. Esses movimentos levam à emissão do som correspondente e ouvimos o que a pessoa decidiu dizer. 

Em algumas doenças, boca e cordas vocais – o aparato que produz o som – ficam inutilizadas, apesar de o cérebro funcionar perfeitamente. Nessas pessoas, o cérebro envia o sinal, mas o som não sai pela boca. Atualmente, essas pessoas só têm um meio de se comunicar: elas usam alguma parte do corpo que ainda se move e, com o auxílio de um teclado, constroem a sentença usando letras. A sentença é comunicada não pelo som, mas pela escrita. Depois, essas letras podem ser transformadas em som. O físico Stephen Hawking usava um aparelho como esse.

A grande novidade é que os cientistas conseguiram construir um sensor que monitora a atividade elétrica da área do cérebro que comanda os músculos da boca e das cordas vocais. Quando a pessoa pensa em falar uma sentença, um computador detecta esses sinais elétricos emitidos pelo cérebro e determina que parte da boca e das cordas vocais o cérebro deseja mover. Outro computador simula o som que deveria sair da boca, se ela estivesse se mexendo de acordo com os comandos do cérebro. Esse segundo computador, então, sintetiza o som que a boca estaria emitindo e o coloca em um alto-falante. O resultado final é que a pessoa pensa uma sentença e ela sai falada no alto-falante. Esse processo é dez vezes mais rápido que o obtido usando um teclado para digitar as letras uma a uma e funciona com pessoas analfabetas.

Para desenvolver esse sistema, cinco voluntários que necessitavam de operações no cérebro aceitaram participar dos experimentos durante sua cirurgia. O crânio dessas pessoas foi aberto e, com a pessoa consciente, um conjunto de eletrodos foi colocado na superfície da região do cérebro chamada córtex sensório-motor ventral. Essa é a região envolvida no comando da boca e das cordas vocais. Em seguida, os cientistas pediram para essas pessoas lerem sentenças em voz alta. Os voluntários também leram alto diversos livros infantis como A Lebre e a Tartaruga e Branca de Neve. Enquanto liam as sentenças, os sensores detectavam as mudanças de atividade elétrica em cada uma das pequenas áreas do cérebro que estavam monitoradas. 

Usando métodos de inteligência artificial, o primeiro computador correlacionava a atividade do cérebro com os movimentos da boca e das cordas vocais. Já o segundo computador correlacionava esses movimentos com os sons emitidos pela pessoa. Desse modo, um mapa que relacionava cada padrão de atividade do cérebro com um movimento da boca foi construído para aquela pessoa. Um segundo mapa que relacionava o movimento com o som emitido também foi construído. De posse dos dois mapas, o computador se tornou capaz de transformar diretamente a atividade elétrica dessas regiões do córtex cerebral em sons. 

Foi então que os cientistas executaram a parte mais interessante do experimento. Eles pediram para a pessoa pensar em uma frase que ela gostaria de falar. Espantosamente, quando pensou na frase, o som correspondente saiu pelo alto-falante. Ou seja, toda essa traquitana eletrônica estava convertendo pensamentos (o desejo de falar uma frase) em um som. Parece magia, mas funciona!

A maioria das frases pensadas pelos voluntários que saíam pelo alto-falante era suficientemente clara para as pessoas na sala compreenderem o significado. É claro que muitas frases eram mal compreendidas, principalmente quando envolviam sons muito parecidos. 

Os cientistas acreditam que, com mais treino, os computadores iriam ficar melhores, mas o experimento só pôde ser feito por algumas horas, enquanto os pacientes eram operados em outras regiões do cérebro. Terminada a operação, o sensor foi retirado da superfície do cérebro e o crânio acabou fechado.

Esse resultado é impressionante. Ele demonstra que podemos “ler” diretamente o pensamento de uma pessoa (contanto que seja o desejo de falar algo) e transformar esse pensamento em sons. No limite, poderíamos saber o que a pessoa deseja falar mesmo que não fale. Como esse experimento necessita da implantação de sensores diretamente na superfície do cérebro, é pouco provável que no futuro próximo pessoas com derrames ou outras formas de paralisia possam se beneficiar dessa descoberta. Mas pelo menos já sabemos que é possível falar sem usar a boca.

MAIS INFORMAÇÕES: SPEECH SYNTHESIS FROM NEURAL DECODING OF SPOKEN SENTENCES. SCIENCE, VOL. 568, PÁG. 493 (2019)

*É BIÓLOGO

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