Η φωνή και ο τρόπος ομιλίας ενός ανθρώπου ενδέχεται να αντανακλούν στοιχεία της σωματικής και εγκεφαλικής του υγείας.
Η φωνή μας μπορεί να αποκαλύπτει πολλά περισσότερα για την υγεία μας από όσα φανταζόμαστε. Μια νέα τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης (AI) μπορεί να εκτιμήσει τη χρονολογική ηλικία ενός ανθρώπου αναλύοντας τον τρόπο με τον οποίο μιλά.
Σύμφωνα με νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science Advances, η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να συμβάλει στο μέλλον στην έγκαιρη αναγνώριση ενδείξεων γνωστικής εξασθένησης και αυξημένου κινδύνου άνοιας.
Το καινοτόμο αυτό εργαλείο, το οποίο περιγράφεται ως «ρολόι ομιλίας» (speech clock), βασίζεται στην ιδέα ότι η φωνή και ο τρόπος ομιλίας ενός ανθρώπου ενδέχεται να αντανακλούν στοιχεία της σωματικής και εγκεφαλικής του υγείας. Όπως υπάρχουν βιολογικά ρολόγια που εκτιμούν τη βιολογική ηλικία μέσω εξετάσεων αίματος ή άλλων βιολογικών δεικτών, έτσι και το συγκεκριμένο σύστημα μπορεί να υπολογίσει την ηλικία ενός ατόμου μέσα από χαρακτηριστικά της ομιλίας του.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δεδομένα από περισσότερους από 2.900 ισπανόφωνους ενήλικες, ηλικίας 18 έως 88 ετών. Περίπου 1.500 από τους συμμετέχοντες ήταν γνωστικά υγιείς, ενώ οι υπόλοιποι παρουσίαζαν ήπια γνωστική διαταραχή, νόσο Αλτσχάιμερ ή μετωποκροταφική άνοια.
Οι ερευνητές «εκπαίδευσαν» ένα μοντέλο μηχανικής μάθησης ώστε να εκτιμά τη χρονολογική ηλικία κάθε ατόμου από τον τρόπο που μιλά. Στη συνέχεια, συνέκριναν την ηλικία που υπολόγιζε η τεχνητή νοημοσύνη με την πραγματική ηλικία του κάθε συμμετέχοντα.
Τι αποκάλυψαν τα ευρήματα
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι άνθρωποι με γνωστικά προβλήματα εμφάνιζαν, κατά μέσο όρο, μεγαλύτερη διαφορά ανάμεσα στην πραγματική ηλικία τους και στην ηλικία που εκτιμούσε το σύστημα από την ομιλία τους.
Οι γνωστικά υγιείς συμμετέχοντες παρουσίαζαν το μικρότερο χάσμα, ενώ μεγαλύτερες διαφορές καταγράφηκαν σε άτομα με ήπια γνωστική διαταραχή ή άνοια. Το μεγαλύτερο χάσμα παρατηρήθηκε σε ασθενείς με μετωποκροταφική άνοια, μια μορφή άνοιας που επηρεάζει ιδιαίτερα την επικοινωνία και τη γλωσσική ικανότητα.
Επιπλέον, οι συμμετέχοντες των οποίων η ομιλία έμοιαζε «μεγαλύτερης ηλικίας» είχαν χειρότερες επιδόσεις σε δοκιμασίες μνήμης, γλώσσας και προσοχής. Παρουσίαζαν επίσης περισσότερες δυσκολίες στην καθημερινή λειτουργικότητα.
Ο επικεφαλής ερευνητής της μελέτης, Dr Hernan Hernandez, Νευροεπιστήμονας και Επίκουρος Καθηγητής στο Ινστιτούτο για την Υγεία του Εγκεφάλου Λατινικής Αμερικής (BrainLat) του Πανεπιστημίου Adolfo Ibáñez, στη Χιλή, αναλύει τα ευρήματα της μελέτης στο -.gr.
«Διαπιστώσαμε σταθερές συσχετίσεις: το μοντέλο «speech clock» μπορούσε να διακρίνει με αξιοπιστία τα υγιή άτομα από τα άτομα με ήπια γνωστική διαταραχή, νόσο Αλτσχάιμερ και μετωποκροταφική άνοια. Η επιταχυνόμενη γήρανση της ομιλίας συνδεόταν με χαμηλότερες επιδόσεις στη λειτουργική ικανότητα, στην προσοχή και στις εκτελεστικές λειτουργίες, στη συνολική γνωστική λειτουργία, καθώς και σε πολλούς τομείς της μνήμης», αναφέρει χαρακτηριστικά ο ερευνητής.
Διαβάστε ολόκληρη τη συνέντευξη.
ΕΡ: Πιστεύετε ότι η ανθρώπινη φωνή μπορεί να λειτουργήσει ως δείκτης βιολογικής γήρανσης και να αποκαλύψει σημαντικές πληροφορίες για την υγεία του εγκεφάλου;
H.H. : Η ομιλία είναι μία από τις πιο σύνθετες λειτουργίες που επιτελεί ο εγκέφαλος. Απαιτεί τη συνεργασία της μνήμης, της προσοχής, του κινητικού σχεδιασμού, της ακουστικής επεξεργασίας και της ανάκλησης λέξεων, σχεδόν σε πραγματικό χρόνο. Εξαιτίας αυτού, οι μεταβολές σε αυτά τα συστήματα αφήνουν ίχνη στον τρόπο με τον οποίο μιλάμε, όπως στον ρυθμό της ομιλίας, στις παύσεις, στις λέξεις που επιλέγουμε και στον τόνο της φωνής μας.
Στη μελέτη μας, δείξαμε ότι αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να καταγραφούν συστηματικά και να χρησιμοποιηθούν για να εκτιμηθεί εάν η ομιλία ενός ατόμου αντανακλά επιταχυνόμενη ή επιβραδυνόμενη γήρανση σε σχέση με τη χρονολογική του ηλικία.
Αυτό που καθιστά την ομιλία ιδιαίτερα πολύτιμη είναι ότι δεν αντανακλά τη λειτουργία ενός μόνο βιολογικού συστήματος. Στα δεδομένα μας, η επιταχυνόμενη γήρανση της ομιλίας συσχετίστηκε με την επιταχυνόμενη γήρανση του εγκεφάλου, όπως αυτή εκτιμήθηκε μέσω μαγνητικής τομογραφίας (MRI), με την επιταχυνόμενη επιγενετική γήρανση, με τα επίπεδα της p-tau217 στο πλάσμα —ενός βιοδείκτη της νόσου Αλτσχάιμερ— καθώς και με χαμηλότερες επιδόσεις σε γνωστικές δοκιμασίες.
Συσχετίστηκε επίσης με δυσμενείς κοινωνικές και οικονομικές συνθήκες που είχαν βιώσει τα άτομα κατά τη διάρκεια της ζωής τους, όπως το επίπεδο εκπαίδευσης και η επισιτιστική ανασφάλεια.
ΕΡ: Πώς λειτουργεί το μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης «speech clock» (ρολόι ομιλίας) και ποια χαρακτηριστικά της ομιλίας αναλύει για να εκτιμήσει την ηλικία ενός ατόμου;
H.H.: Καταγράψαμε τους συμμετέχοντες καθώς εκτελούσαν απλές δοκιμασίες ομιλίας: περιέγραφαν ένα σύντομο βίντεο, ανέφεραν λέξεις που ανήκαν σε μια συγκεκριμένη κατηγορία και αναδιηγούνταν μια σύντομη ιστορία, τόσο αμέσως μετά την παρουσίασή της όσο και ύστερα από μια χρονική καθυστέρηση.
Στη συνέχεια, η ηχογράφηση μετατράπηκε αυτόματα σε κείμενο και εξαγάγαμε περισσότερα από 700 ακουστικά και γλωσσικά χαρακτηριστικά, τα οποία ομαδοποιήσαμε σε επτά κατηγορίες που μπορούν να ερμηνευθούν:
- Χρονικά χαρακτηριστικά της ομιλίας: πόσο γρήγορα μιλά κάποιος και πόσο διαρκούν οι παύσεις του.
- Ύψος της φωνής: οι μεταβολές στον τόνο της φωνής.
- Συναισθηματικό περιεχόμενο: τα συναισθήματα που εκφράζονται μέσα από τον λόγο.
- Ειδικότητα του λεξιλογίου (granularity): πόσο συγκεκριμένες είναι οι λέξεις που χρησιμοποιεί κάποιος. Για παράδειγμα, το να πει «κανίς» αντί για «ζώο».
- Συγκεκριμενοποίηση των λέξεων: ο βαθμός στον οποίο χρησιμοποιούνται συγκεκριμένες και απτές έννοιες αντί για αφηρημένες.
- Συχνότητα εμφάνισης των λέξεων: πόσο συχνά χρησιμοποιούνται οι λέξεις στη γλώσσα.
- Λεκτική έκταση (verbosity): πόσες πληροφορίες μεταφέρει κάποιος μέσω της ομιλίας του.
Στη συνέχεια, εκπαιδεύσαμε ένα μοντέλο μηχανικής μάθησης ώστε να προβλέπει τη χρονολογική ηλικία ενός ατόμου με βάση αυτά τα χαρακτηριστικά. Η διαφορά ανάμεσα στην ηλικία που προβλέπει το μοντέλο και στην πραγματική ηλικία του ατόμου ονομάζεται «χάσμα ηλικίας ομιλίας» (speech age gap) και χρησιμοποιείται ως δείκτης επιταχυνόμενης ή επιβραδυνόμενης γήρανσης της ομιλίας.
Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι η εκτίμηση δεν βασίζεται σε ένα μόνο χαρακτηριστικό. Προκύπτει πάντα από τον συνδυασμό πολλών διαφορετικών χαρακτηριστικών.
ΕΡ: Ποια είναι η σχέση μεταξύ του χάσματος ηλικίας ομιλίας και των γνωστικών λειτουργιών, όπως η μνήμη, η προσοχή και οι εκτελεστικές λειτουργίες;
H.H.: Διαπιστώσαμε σταθερές συσχετίσεις: η επιταχυνόμενη γήρανση της ομιλίας συνδεόταν με χαμηλότερες επιδόσεις στη λειτουργική ικανότητα, στην προσοχή και στις εκτελεστικές λειτουργίες, στη συνολική γνωστική λειτουργία, καθώς και σε πολλούς τομείς της μνήμης, συμπεριλαμβανομένης της επεισοδιακής, της οπτικής, της λεκτικής και της μη λεκτικής μνήμης.
Οι συσχετίσεις αυτές ήταν ισχυρότερες για τις επιδόσεις στη μνήμη και παρατηρήθηκαν τόσο στην ομάδα των ατόμων με νόσο Αλτσχάιμερ όσο και στην ομάδα των ατόμων με μετωποκροταφική άνοια.
Επιπλέον, διαχωρίσαμε τις γνωστικές επιδόσεις σε γλωσσικές δοκιμασίες, δηλαδή εκείνες που περιλαμβάνουν ρητά ένα λεκτικό στοιχείο, και σε μη γλωσσικές δοκιμασίες.
Η επιταχυνόμενη γήρανση της ομιλίας συσχετίστηκε και με τις δύο κατηγορίες επιδόσεων, αλλά η συσχέτιση ήταν ισχυρότερη στις γλωσσικές δοκιμασίες.
ΕΡ: Μπορούν οι αλλαγές στην ομιλία να αποτελέσουν πρώιμη ένδειξη της νόσου Αλτσχάιμερ ή άλλων μορφών άνοιας;
H.H.: Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι πρόκειται για μια πολλά υποσχόμενη ερευνητική κατεύθυνση, αλλά δεν έχει ακόμη καθιερωθεί ως μέθοδος έγκαιρης ανίχνευσης.
Διαπιστώσαμε ότι, το μοντέλο «speech clock» μπορούσε να διακρίνει με αξιοπιστία τα υγιή άτομα από τα άτομα με ήπια γνωστική διαταραχή, νόσο Αλτσχάιμερ και μετωποκροταφική άνοια.
Η επιταχυνόμενη γήρανση της ομιλίας ήταν πιο έντονη στη μετωποκροταφική παραλλαγή της άνοιας, στην οποία η γλώσσα αποτελεί το κύριο σύστημα που επηρεάζεται. Η επιταχυνόμενη γήρανση της ομιλίας συσχετίστηκε επίσης με τα επίπεδα της p-tau217 στο πλάσμα, ενός βιοδείκτη που αυξάνεται σε πρώιμα στάδια της νόσου Αλτσχάιμερ.
Ωστόσο, η μελέτη μας ήταν διατομεακή (cross-sectional). Εξετάσαμε κάθε άτομο σε μία μόνο χρονική στιγμή. Επομένως, δεν μπορούμε ακόμη να πούμε εάν η επιταχυνόμενη γήρανση της ομιλίας προβλέπει ποιοι άνθρωποι θα αναπτύξουν άνοια στο μέλλον ή πόσο νωρίτερα μπορεί να εμφανιστεί πριν από τα κλινικά συμπτώματα.
Για να απαντήσουμε σε αυτά τα ερωτήματα, απαιτούνται διαχρονικές μελέτες που θα παρακολουθούν τα ίδια άτομα για αρκετά χρόνια. Αυτό αποτελεί το φυσικό επόμενο βήμα της έρευνάς μας.
ΕΡ: Θα μπορούσε αυτή η μέθοδος να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον ως εργαλείο προσυμπτωματικού ελέγχου σε συνδυασμό με άλλες διαγνωστικές εξετάσεις;
H.H.: Προς το παρόν, πρόκειται για ένα ερευνητικό εργαλείο και όχι για διαγνωστική μέθοδο. Η αξία του σε αυτό το στάδιο έγκειται στο ότι δείχνει πως η επιταχυνόμενη και η επιβραδυνόμενη γήρανση της ομιλίας μπορούν να ανιχνευθούν σε μεγάλους πληθυσμούς και ότι συνδέονται ουσιαστικά με ανεξάρτητους βιολογικούς και κλινικούς δείκτες.
Κοιτάζοντας προς το μέλλον, θεωρώ ότι οι δείκτες που βασίζονται στην ομιλία έχουν πραγματικές προοπτικές να χρησιμοποιηθούν ως μια χαμηλού κόστους, μη επεμβατική μέθοδος προσυμπτωματικού ελέγχου, ιδιαίτερα σε περιβάλλοντα όπου η μαγνητική τομογραφία, οι αιματολογικοί βιοδείκτες ή οι γενετικές εξετάσεις δεν είναι εύκολα προσβάσιμα.
Φωτογραφία iStock
