Un nuovo collare morbido e lavabile chiamato "Revoice" utilizza sensori ultrasensibili e intelligenza artificiale per trasformare poche parole pronunciate in frasi complete ed espressive per i sopravvissuti a un ictus. I ricercatori affermano che potrebbe ripristinare l'indipendenza senza ricorrere a impianti cerebrali invasivi.
Per molti sopravvissuti a un ictus, la parte più difficile della guarigione è non sapere cosa dire, ma non essere in grado di dirlo.
Un nuovo dispositivo indossabile chiamato Revoice mira a cambiare questa situazione trasformando poche parole pronunciate a bassa voce in frasi complete e fluenti in tempo reale, senza bisogno di tastiera, schermo o impianto cerebrale.
Sviluppato da ricercatori guidati da Luigi Occhipinti, professore di ricerca in elettronica intelligente, biosistemi e intelligenza artificiale presso l'Università di Cambridge, il collare morbido e flessibile è progettato per aiutare le persone con disturbi del linguaggio post-ictus a comunicare in modo più naturale e indipendente. In uno studio preliminare, ha permesso ai pazienti colpiti da ictus di esprimersi in modo molto più chiaro e ha riportato un notevole aumento della soddisfazione per la propria capacità di comunicare.
Il dispositivo è mirato alla disartria, una condizione comune dopo un ictus che indebolisce i muscoli del viso, della bocca e delle corde vocali. Le persone con disartria spesso sanno esattamente cosa vogliono dire, ma il loro linguaggio risulta indistinto, lento o con frasi brevi e spezzate.
"Quando le persone soffrono di disartria in seguito a un ictus, la situazione può essere estremamente frustrante, perché sanno esattamente cosa vogliono dire, ma hanno difficoltà fisiche a dirlo, perché i segnali tra il cervello e la gola sono stati alterati dall'ictus", ha affermato Occhipinti in un comunicato stampa. "Questa frustrazione può essere profonda, non solo per i pazienti, ma anche per chi si prende cura di loro e per i familiari".
Oggi, la maggior parte dei pazienti colpiti da ictus e affetti da disartria si affida a logopedisti per eseguire esercizi ripetitivi, ripetendo ripetutamente parole e frasi brevi. Questi esercizi possono aiutare a ricostruire il controllo muscolare e la chiarezza nel corso di mesi o addirittura anni. Tuttavia, non sempre si traducono in una conversazione semplice e quotidiana.
"I pazienti riescono generalmente a eseguire gli esercizi ripetitivi dopo un po' di pratica, ma spesso hanno difficoltà con le domande aperte e le conversazioni quotidiane", ha aggiunto Occhipinti. "E poiché molti pazienti alla fine recuperano gran parte o la totalità della loro capacità di parlare, non c'è bisogno di impianti cerebrali invasivi, ma c'è una forte necessità di soluzioni vocali più intuitive e portatili".
Revoice è progettato proprio per essere questo tipo di soluzione.
Indossato come un morbido collare, il dispositivo contiene sensori ultrasensibili che captano minuscole vibrazioni provenienti dai muscoli della gola, insieme alla frequenza cardiaca di chi lo indossa. Questi segnali sono quasi invisibili a occhio nudo e impercettibili agli altri, ma contengono preziose informazioni su ciò che la persona sta cercando di dire e su come si sente.
All'interno del sistema, due componenti di intelligenza artificiale lavorano insieme. Un agente di intelligenza artificiale ricostruisce le parole a partire da frammenti di discorso pronunciato in silenzio, utilizzando le vibrazioni della gola come guida. Il secondo agente di intelligenza artificiale interpreta segnali emotivi come la frequenza cardiaca e altre informazioni contestuali, come l'ora del giorno o le condizioni meteorologiche, per espandere brevi frasi in frasi complete ed espressive.
Per garantire la praticità del dispositivo, il team ha integrato un modello linguistico leggero e di grandi dimensioni, o LLM, in grado di funzionare con un consumo energetico minimo. A differenza dei modelli di intelligenza artificiale di grandi dimensioni che risiedono nel cloud, questa versione più piccola è progettata per funzionare sul dispositivo stesso o nelle sue vicinanze, supportandone l'utilizzo in tempo reale.
In un piccolo studio condotto con colleghi in Cina, i ricercatori hanno testato Revoice su cinque pazienti con ictus e disartria e 10 volontari sani. I partecipanti indossavano il collare e pronunciavano silenziosamente brevi frasi. Con un semplice doppio cenno del capo, potevano scegliere di far espandere quelle frasi al sistema in frasi complete utilizzando il modello linguistico integrato.
Un esempio mostra come il dispositivo combini frammenti di discorso, emozioni e contesto. Un utente ha pronunciato la frase "Andiamo in ospedale". Basandosi sulle vibrazioni della gola, sull'aumento della frequenza cardiaca e sul fatto che era notte fonda, il sistema l'ha espansa fino a ottenere una frase più naturale: "Anche se si sta facendo un po' tardi, mi sento ancora a disagio. Possiamo andare in ospedale adesso?"
Nei test condotti sui pazienti colpiti da ictus, il sistema ha ottenuto un basso tasso di errore nella ricostruzione di parole e frasi, suggerendo che l'IA è in grado di interpretare in modo affidabile ciò che gli utenti stavano cercando di dire. I partecipanti hanno anche riportato un aumento del 55% della soddisfazione per la propria comunicazione, un primo segnale che la tecnologia potrebbe fare una differenza significativa nella vita quotidiana.
I risultati sono pubblicato sulla rivista Nature Communications.
A differenza di molti strumenti di assistenza vocale esistenti, Revoice non richiede agli utenti di digitare lettera per lettera, tracciare i movimenti oculari su uno schermo o sottoporsi a un intervento chirurgico per un impianto cerebrale. Piuttosto, mira a creare una conversazione più naturale: l'utente pronuncia silenziosamente alcune parole, il collare le rileva e le interpreta, e l'intelligenza artificiale completa il resto.
Il dispositivo è inoltre progettato per essere comodo e pratico. È morbido, flessibile e lavabile, il che lo rende più facile da indossare durante tutto il giorno, non solo in ambito clinico.
Sebbene il primo studio fosse di piccole dimensioni, i risultati suggeriscono che l'approccio potrebbe essere promettente non solo per i sopravvissuti a un ictus, ma potenzialmente anche per le persone con altre patologie che compromettono la capacità di parlare, come il morbo di Parkinson o la malattia del motoneurone. Il team guidato da Cambridge sta pianificando uno studio clinico più ampio con pazienti madrelingua inglese affetti da disartria per testare l'efficacia del sistema in contesti reali e per periodi di tempo più lunghi.
Le versioni future di Revoice potrebbero aggiungere il supporto multilingue, riconoscere una gamma più ampia di stati emotivi e funzionare come un dispositivo completamente autonomo per l'uso quotidiano, senza dover essere collegato ad hardware esterno.
Per Occhipinti e i suoi colleghi l'obiettivo va oltre la tecnologia.
"Si tratta di restituire alle persone la loro indipendenza", ha affermato. "La comunicazione è fondamentale per la dignità e la guarigione".
Fonte: Università di Cambridge