Il nuovo dispositivo, creato dall'Università della California, riconosce i movimenti dei muscoli della laringe, grazie all'intelligenza artificiale, anche se le corde vocali non sono più presenti (per un intervento chirurgico), e li trasforma in parole.
Le persone che soffrono di disturbi della voce, dovuti a condizioni patologiche delle corde vocali o a interventi chirurgici per un tumore della laringe, hanno spesso difficoltà a parlare, o addirittura, nei casi più gravi, perdono la possibilità di comunicare.
Ora una nuova speranza arriva dagli studi dei bioingegneri dell’Università della California, a Los Angeles, guidati da Jun Chen (uno degli scienziati più citati al mondo), che hanno ideato un cerotto capace di riconoscere i movimenti dei muscoli della laringe - anche se le corde vocali non sono più presenti, o utilizzabili - e di trasformarli in onde elettriche corrispondenti alle parole che le persone con problemi vocali avrebbero voluto pronunciare. Questi impulsi elettrici vengono poi inviati a un programma di intelligenza artificiale (AI) che, a sua volta, li traduce in suoni comprensibili.
Come i ricercatori hanno spiegato sulla rivista scientifica Nature Communications, il cerotto è modulare, quadrato e ha una lunghezza di tre centimetri, uno spessore di 1,5 millimetri e un peso di sette grammi. È composto da due strati più esterni di un particolare materiale elastico (un polimero) chiamato polidimetilsiloxano o PDMS, e da due strati interni costituiti da elettrodi flessibili di rame. C’è poi uno strato ancora più interno, e unico, costituito da una sorta di liquido con micromagneti, che servono appunto per generare un campo magnetico.
Quando la persona muove i muscoli della laringe anche con un tono bassissimo, o senza emettere alcun suono, gli stimoli meccanici trasmessi dai muscoli stessi modificano il campo magnetico del cerotto, grazie a un meccanismo magneto-elastico, che i ricercatori californiani avevano creato nel 2021 (e già utilizzato in un dispositivo simile a un guanto, capace di tradurre in tempo reale la lingua dei segni americana in inglese). Le variazioni del campo magnetico vengono quindi trasformate, come dicevamo, in segnali elettrici e inviati a un programma di AI debitamente istruito con informazioni sulla corrispondenza fra i movimenti della laringe e le relative sillabe/parole.
Il cerotto è adesivo e va sistemato in corrispondenza delle corde vocali.
Per verificarne le capacità, i ricercatori l’hanno sperimentato su otto volontari sani, che hanno pronunciato cinque frasi come “Ti amo”, oppure “Ciao Rachel, come stai oggi?”. Il cerotto ha riconosciuto i movimenti della laringe relativi a queste parole, con una precisione molto elevata, di poco inferiore al 95%.
I ricercatori stanno arricchendo il programma di AI con nuove frasi, per fare in modo che riesca a tradurre sempre di più e sempre meglio. Nei prossimi mesi verranno avviate nuove sperimentazioni su persone con patologie del linguaggio.
I disturbi della voce, in forma più o meno grave, sono frequenti (si calcola che quasi il 30% delle persone sperimenti almeno uno di questi problemi nel corso della vita). In molti casi sono curabili, tramite diversi approcci terapeutici, ma a volte richiedono periodi anche lunghi, da tre mesi a un anno, durante i quali - soprattutto nel caso di interventi chirurgici invasivi - è necessario lasciare “riposare” in modo completo l’apparato vocale.
«Le soluzioni che vengono attualmente utilizzate - ha detto il professor Chen - come i dispositivi portatili (i cosiddetti laringofoni manuali), o le punture tracheoesofagee, possono essere invasive e poco confortevoli. Il nuovo cerotto rappresenta un’opzione indossabile e “leggera” in grado di assistere i pazienti nella comunicazione durante il periodo precedente al trattamento, e durante poi il periodo di recupero post-trattamento per i disturbi della voce».
La ricerca è finanziata dai National Institutes of Health statunitensi.