El canto de aves, clave para desarrollar prótesis vocales para humanos

CONICET/DICYT Hoy en día no existen prótesis vocales en el mercado para personas que perdieron el habla. Poder reproducir la voz en forma fidedigna y en tiempo real es un desafío, no sólo por la complejidad de los procesos neuronales sino por la cantidad de músculos involucrados en la fonación.

Sin embargo, científicos del Laboratorio de Sistemas Dinámicos de la Facultad de Física de la Universidad de Buenos Aires (UBA) lograron reproducir el canto de un pájaro a través de un sistema computacional en tiempo real, tan fidedigno que el ave lo reconoce como propio. Este es el primer paso hacia el desarrollo de prótesis vocales para humanos.

“Queremos determinar cuánto de la complejidad del canto depende del aparato vocal, y cuánto de instrucciones neuronales específicas”, explica Gabriel Mindlin, investigador principal del CONICET y director del grupo.

Para ello insertaron sensores en el aparato vocal y músculos del ave y la enmudecieron temporalmente. Cuando el pájaro trataba de cantar, registraban qué músculos activaba, la presión de los sacos aéreos – bolsas donde acumula aire para luego cantar – y los mecanismos neuronales que se activaban.

Analizaron toda esa información, identificaron los factores más importantes para la fonación y diseñaron un programa que puede recrear en tiempo real el canto del ave. Los resultados fueron publicados ayer en la revista PLoS Computational Biology.

El canto sintético es tan similar al real que el ave lo puede confundir como propio. Para comprobarlo, en colaboración con Ana Amador, de la Universidad de Chicago, durmieron aves y le pasaron grabaciones de canto sintetizado.

Cuando las aves escuchan su voz se activan un grupo específico de neuronas, que no responde el canto de otros pájaros. Cuando escucharon el canto sintetizado, el ave lo reconoció como propio y esas neuronas entraron en actividad.

Ahora, la siguiente etapa consiste en desarrollar un sistema similar para personas. “Hay paralelos entre como producen voz los humanos y como lo hacen los pájaros”, explica Ezequiel Arneodo, primer autor de la investigación, “ahora sólo falta entender el aparato fonador en humanos de la misma manera que entendemos el de las aves”, asegura.

Voces: reconocerse entre muchos

El canto de cada ave es único. De acuerdo con Ramón Huerta, investigador del Instituto de BioCircuitos de la Universidad de California, Estados Unidos, “la voz de los pájaros es como contraseña que permite saber quién eres y dónde estás”, asegura.

Con el desarrollo del equipo argentino es posible sintetizar un canto idéntico al del ave. Ahora, el siguiente paso es analizar más en profundidad los mecanismos que usan los humanos para hablar y desarrollar un sistema similar, para que puedan hablar en forma natural.

“Hasta ahora no hay dispositivos para devolver la voz a una persona discapacitada, porque es que un problema de muy alta complejidad”, afirma Huerta. Personas que fueron sometidas a operaciones de garganta o que padecen determinadas formas de cáncer, como lengua o laringe, podrían verse beneficiadas por estos dispositivos y volver a hablar.

“Comprender los mecanismos físicos involucrados en el canto, y poder traducirlos a ecuaciones matemáticas sencillas nos permite acercarnos a dispositivos electrónicos minúsculos, capaces de imitar un comportamiento complejo como la voz y abrir una nueva etapa en la bioprostética vocal”, concluye Mindlin.