Conocimiento Bóveda 6 /61 - ICML 2021
Codificación y Decodificación del Habla Desde el Cerebro Humano
Edward Chang
< Imagen del Resumen >

Gráfico de Conceptos & Resumen usando Claude 3.5 Sonnet | Chat GPT4o | Llama 3:

graph LR classDef main fill:#f9d4d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef brain fill:#d4f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef tech fill:#d4d4f9, font-weight:bold, font-size:14px classDef research fill:#f9f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef methods fill:#f9d4f9, font-weight:bold, font-size:14px A["Codificación y Decodificación
del Habla Desde el
Cerebro Humano"] A --> B["Cerebro y
Producción del Habla"] B --> C["Corteza motora del habla
controla movimientos 1"] B --> D["Cushing mapeó
corteza motora 2"] B --> E["Proceso de producción
del habla 3"] B --> F["Área del cerebro
controla tono 5"] B --> G["Cerebro codifica
primitivas del habla 6"] A --> H["Neuroprótesis del Habla"] H --> I["Restaura comunicación
para lesionados 7"] H --> J["Decodificador de dos partes:
cerebro a habla 9"] H --> K["Ensayo clínico BRAVO
12"] H --> L["Algoritmo detecta
intento de hablar 13"] H --> M["Red neuronal
clasifica palabras 14"] A --> N["Métodos de Investigación"] N --> O["Pacientes con epilepsia:
estudio del cerebro 4"] N --> P["Enfoque biomimético
reduce datos 10"] N --> Q["Aprendizaje secuencia a secuencia
decodifica cerebro 11"] N --> R["Aprendizaje por transferencia
entre individuos 16"] N --> S["Aumento de electrodos
mejora señales 18"] A --> T["Desafíos y
Debates"] T --> U["Síndrome de enclaustramiento:
cognición sin movimiento 8"] T --> V["Fonema vs
decodificación articulatoria 17"] T --> W["BCI no invasivo
carece de resolución 20"] T --> X["Recolección de datos
de pacientes desafiante 21"] T --> Y["Poder predictivo
vs interpretabilidad 28"] A --> Z["Direcciones Futuras"] Z --> AA["Neuralink desarrolla
interfaz avanzada 19"] Z --> AB["Neuroprótesis médicas
disponibles pronto 23"] Z --> AC["Dispositivos de mejora
de memoria investigados 24"] Z --> AD["Redes neuronales
modelan cerebro 27"] Z --> AE["Contexto mejora
precisión de decodificación 30"] class A main class B,C,D,E,F,G brain class H,I,J,K,L,M tech class N,O,P,Q,R,S methods class T,U,V,W,X,Y research class Z,AA,AB,AC,AD,AE methods

Resumen:

1.- Corteza motora del habla: Área del cerebro que controla los movimientos del tracto vocal para la producción del habla.

2.- Descubrimiento de Harvey Cushing: Mapeó la corteza motora hace más de 100 años, mostrando la representación de las partes del cuerpo.

3.- Proceso de producción del habla: Aire de los pulmones, vibración de las cuerdas vocales, filtrado por la forma del tracto vocal.

4.- Investigación en pacientes con epilepsia: Electrodos implantados permiten el estudio de la actividad cerebral durante el habla.

5.- Control del tono vocal: Área específica del cerebro descubierta para controlar el tono vocal en el habla y el canto.

6.- Trayectorias articulatorias: El cerebro codifica primitivas del habla de baja dimensión para movimientos coordinados del tracto vocal.

7.- Neuroprótesis del habla: Tecnología para restaurar el habla en aquellos con lesiones neurológicas que afectan la comunicación.

8.- Síndrome de enclaustramiento: Condición en la que los pacientes retienen la cognición pero no pueden moverse o comunicarse.

9.- Decodificador de dos partes: Sistema que traduce la actividad cerebral en movimientos del tracto vocal, luego en habla sintetizada.

10.- Enfoque biomimético: Uso de representación articulatoria intermedia reduce los datos de entrenamiento requeridos para la síntesis del habla.

11.- Aprendizaje secuencia a secuencia: Técnica adaptada de la traducción automática para decodificar texto a partir de la actividad cerebral.

12.- Ensayo BRAVO: Ensayo clínico para neuroprótesis del habla en individuos paralizados.

13.- Algoritmo de detección del habla: Identifica cuando el paciente intenta pronunciar una palabra.

14.- Clasificación de palabras: Utiliza una red neuronal recurrente para determinar las probabilidades de las palabras intencionadas.

15.- Integración de modelo de lenguaje: Mejora la precisión considerando las probabilidades de palabras y el contexto de la oración.

16.- Aprendizaje por transferencia: Aplicación de representaciones aprendidas del modelo de una persona a otra.

17.- Enfoque fonema vs. articulatorio: Debate entre usar unidades lingüísticas o movimientos fisiológicos para la decodificación.

18.- Resolución de electrodos: Aumento del número y cobertura de electrodos para una mejor captura de señales cerebrales.

19.- Neuralink: Empresa de Elon Musk que desarrolla tecnología avanzada de interfaz cerebro-computadora.

20.- Limitaciones de BCI no invasivo: Los métodos no invasivos actuales carecen de resolución para una decodificación efectiva del habla.

21.- Recolección de datos de entrenamiento: Desafíos para obtener datos de verdad de pacientes que no hablan.

22.- Incorporación de retroalimentación: Potencial para usar la salida decodificada como retroalimentación para mejorar el rendimiento del modelo.

23.- Perspectivas comerciales: Expectativa de neuroprótesis médicas del habla disponibles comercialmente dentro de 10 años.

24.- Mejora de la memoria: Investigación en dispositivos que podrían mejorar la función de la memoria.

25.- Simulación de física: Potencial uso de simulaciones del tracto vocal para aumentar los datos de entrenamiento.

26.- Filtrado de ruido del cerebro: Capacidad superior del cerebro humano para filtrar el ruido de fondo en la percepción del habla.

27.- Redes neuronales en neurociencia: Uso creciente de redes neuronales para modelar y predecir la actividad cerebral.

28.- Desafíos de interpretación: Debate sobre priorizar el poder predictivo vs. la interpretabilidad en los modelos cerebrales.

29.- Modelado del sistema visual: Correspondencia entre capas de redes neuronales profundas y etapas de procesamiento de la corteza visual.

30.- Decodificación basada en contexto: Uso del conocimiento previo del contexto de la conversación para mejorar la precisión de la decodificación.

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