Nuevo parche para la garganta podría ayudar a las personas a hablar sin cuerdas vocales

Un nuevo y flexible dispositivo que se adhiere al cuello puede traducir los movimientos musculares en habla, permitiendo a las personas hablar sin usar las cuerdas vocales.

El pequeño parche no sólo detecta los movimientos de la garganta asociados con el habla, sino que también aprovecha ese movimiento para generar electricidad, lo que significa que el dispositivo puede funcionar sin batería y sin enchufarse.

El dispositivo, descrito en un estudio publicado el martes 12 de marzo en la revista Nature Communications, teóricamente podría ayudar a comunicarse a las personas con trastornos de la voz causados por cuerdas vocales dañadas o paralizadas, incluidas aquellas que se recuperan de una cirugía de cáncer de garganta.

Esta nueva tecnología podría ayudar a muchas personas a recuperar la voz

El autor principal del estudio, Jun Chen, profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de California en Los Ángeles, dijo al medio Live Science que la idea del parche surgió después de pasar varias horas dando conferencias y sentir que su voz se cansaba.

De esta forma, comenzó a imaginar una forma de solucionar este problema, haciendo posible que una persona hablara sin utilizar sus cuerdas vocales.

Ese pensamiento llevó a Chen y sus compañeros a diseñar un parche blando que podría permitir a las personas hablar cuando han perdido esa capacidad o se están recuperando de un trastorno vocal transitorio.

El diseño del parche se basa en una investigación publicada en 2021 en la revista Nature Materials, así como en investigaciones anteriores de otros materiales, explicó Chen, autor principal de ese estudio de 2021.

Desde mediados del siglo XIX, los científicos saben que las propiedades magnéticas de algunos metales rígidos pueden cambiar cuando se les somete a tensión mecánica. Un ejemplo de ello es una aleación de hierro y galio, llamada Galfenol, cuyo estado magnético cambia al apretar o deformar el material.

En su estudio de 2021, Chen y el resto de investigadores demostraron que el mismo concepto podría funcionar con un material blando hecho de pequeños imanes incrustados dentro de una fina silicona.

Ahora, en su último estudio, el equipo ha aprovechado este material en un parche que responde a la tensión sutil que ejerce el movimiento de los músculos de la garganta. Cuando una persona ejecuta los movimientos necesarios para hablar, el material responde produciendo señales eléctricas que pueden traducirse en habla.

¿Cómo fue creado el dispositivo?

Para lograrlo, el parche está formado por cinco capas muy finas. Las capas exteriores del parche están hechas de un material de silicona suave y flexible, mientras que la capa intermedia, hecha de silicona y microimanes, genera un campo magnético que varía con el movimiento de los músculos de la garganta.

Las dos capas que lo rodean, hechas de bobinas de alambre de cobre, traducen estos cambios del campo magnético en señales eléctricas.

Estas señales eléctricas luego se envían a un algoritmo de aprendizaje automático que traduce los pulsos en voz. Para entrenar el algoritmo, cada participante en el estudio repitió cinco frases cortas 100 veces cada una mientras el programa seguía los movimientos. Esto enseñó al sistema a asociar movimientos específicos con una frase determinada.

En una demostración de la tecnología en la que participaron ocho personas sin problemas del habla, el algoritmo tuvo una precisión de aproximadamente el 95% al traducir los impulsos eléctricos del parche en voz.

Estas pruebas se realizaron utilizando las mismas frases y oraciones cortas con las que se entrenó el algoritmo, incluidas "Feliz Navidad" y "Espero que tus experimentos vayan bien", que los individuos dijeron mientras estaban quietos, caminando y corriendo.

En diferentes experimentos, se pidió a los participantes que dijeran las frases en voz alta o que las "pronunciaran en voz baja". Estas pruebas sugieren que, en cualquier caso, el algoritmo puede traducir de manera confiable los movimientos musculares en las formas de onda correctas.

Aunque estos resultados son prometedores, el parche aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo. Sus pruebas se limitaron sólo a ocho personas que decían algunas frases y aún no se ha probado en personas con trastornos del habla.

Asimismo, Chen dijo que otra limitación es que el proceso de fabricación actual del parche necesitaría ampliarse y hacerse más eficiente para producir una gran cantidad de parches.

Si se demuestra que es eficaz, el nuevo parche podría hacer que la tecnología de asistencia como ésta sea más conveniente, menos invasiva y más accesible para todos.