Речевые часы: ИИ определяет деменцию по тому, как вы говорите
Новый ИИ-инструмент, анализирующий речь, может дать пользователям представление о том, как они стареют и подвержены ли они риску деменции, предполагает новое исследование. Инструмент анализирует сотни речевых и языковых паттернов, чтобы оценить хронологический возраст пользователя по тому, как он говорит. В исследовании с участием почти 3000 взрослых испаноязычных людей те, чей предполагаемый возраст был выше фактического, чаще имели когнитивные проблемы, деменцию и признаки ускоренного биологического старения, сообщили исследователи в среду (30 сентября) в журнале Science Advances. Они также чаще имели менее благоприятные социальные и экономические обстоятельства, чем другие участники исследования.
Этот инструмент анализа голоса похож на другие «часы старения», которые используют различные биологические маркеры для прогнозирования риска возрастных заболеваний. «Существующие часы старения очень мощные, но многие из них полагаются на сканирование мозга или анализы крови, которые дороги, инвазивны или трудны для регулярного повторения, — сказал соавтор исследования Адольфо Гарсия, директор Центра когнитивной нейронауки Университета Сан-Андрес в Аргентине. — Все эти ограничения можно преодолеть с помощью речи», — утверждал он. Однако подход всё ещё нуждается в тестировании с течением времени и на других языках, прежде чем его можно будет использовать для оценки риска деменции у отдельных пациентов, сказал эксперт Live Science.
Как работают речевые часы
Исследователи использовали данные консорциума ReD-Lat — крупного исследовательского проекта по деменции в Латинской Америке. Анализ включал более 2900 взрослых испаноязычных людей из Аргентины, Чили, Колумбии, Мексики и Перу; их возраст варьировался от 18 до 88 лет. Из них около 1500 были когнитивно здоровы; остальные имели лёгкие когнитивные нарушения (обычно проявляющиеся лёгкими проблемами с памятью и мышлением), болезнь Альцгеймера или лобно-височную деменцию.
Каждый человек выполнил семь заданий, таких как описание анимированного видео; называние как можно большего количества слов, овощей или животных за 60 секунд; и пересказ короткой истории сразу после её прослушивания, а затем снова через 20–30 минут. Учёные сделали записи, транскрибировали их, а затем идентифицировали более 700 различных особенностей записей, включая паузы, скорость речи, высоту тона, словарный запас и эмоциональное выражение.
Они обучили модель машинного обучения, используя эти особенности и хронологический возраст участников, научив её оценивать возраст по тому, как человек говорил. Модель сгенерировала прогнозируемый возраст для каждого участника, и исследователи сравнили его с фактическим возрастом каждого участника, чтобы рассчитать то, что они назвали «разрывом речевого возраста». У некоторых людей речь казалась старше, чем ожидалось для их возраста, определил ИИ-инструмент. Когнитивно здоровые люди имели наименьшие разрывы между их истинным возрастом и возрастом, который им присвоил ИИ, в то время как люди с лёгкими когнитивными нарушениями или деменцией имели большие разрывы. Наибольшие разрывы наблюдались у людей с лобно-височной деменцией с доминированием языка, которая в первую очередь влияет на коммуникацию.
Люди с речью, звучащей старше, также хуже справлялись с различными тестами памяти, языка и внимания, и у них было больше трудностей с повседневным функционированием. Анализы крови показали аналогичную картину: большие разрывы были связаны с большим ускорением старения по трём эпигенетическим часам, которые оценивают биологический возраст человека, изучая химические метки поверх его ДНК. Эти эпигенетические маркеры влияют на то, какие гены могут быть включены и в какой степени. Среди людей с болезнью Альцгеймера большие разрывы также были связаны с более высокими уровнями p-tau217 — белка, связанного с заболеванием. Большие разрывы также коррелировали с различными факторами риска деменции, такими как финансовые трудности, отсутствие продовольственной безопасности, ограниченный доступ к здравоохранению, трудное детство или меньшее образование. Картина была相似 во всех пяти странах, несмотря на их социальные и культурные различия, отметил Гарсия.
Что речевые часы пока не могут нам сказать
Подход является «огромным шагом к тому, чтобы сделать оценку здоровья мозга доступной для всех», сказала доктор Маниша Парулекар, со-директор Центра потери памяти и здоровья мозга в Медицинском центре Университета Хакенсак в Нью-Джерси, не участвовавшая в исследовании. Но речевые часы — не хрустальный шар. «Человеческий голос невероятно чувствителен к нашему общему благополучию,这意味着 речь человека может звучать «старше» просто потому, что он severely depressed, истощён или переживает серьёзный жизненный стресс, — сказала Парулекар Live Science в электронном письме. — Как клиницист, я бы не использовала этот инструмент для окончательной диагностики деменции у кого-либо в изоляции». Вместо этого речевая мера могла бы служить дополнительным инструментом, который побуждает врачей внимательнее взглянуть на когнитивное здоровье пациента, предположила она.
В исследовании многие участники были оценены в один момент времени, а не monitored в течение более длительного периода. Поэтому исследователи не могли определить, может ли голос, звучащий старше, предсказать, испытает ли пациент вскоре когнитивное снижение, или происходят ли определённые изменения голоса по мере прогрессирования деменции. Кроме того, модель была обучена и протестирована только на испаноязычных участниках из пяти латиноамериканских стран. «Мы не можем просто взять испанскую модель и вставить в неё английский», — сказала Парулекар. Языковые особенности потребовалось бы адаптировать и протестировать на других популяциях, объяснила она.
Исследователи теперь планируют протестировать подход на других языках и наблюдать за людьми с течением времени, чтобы увидеть, могут ли изменения в речи сигнализировать о будущем когнитивном снижении. «Я действительно верю, что в речи есть очень, очень сильный сигнал для предсказания деменции и конверсии в будущем, — сказал Гарсия, — но нам нужно гораздо больше разнообразных исследований».
Речевые часы — это не просто технологическая новинка. Это отражение более широкого сдвига в медицине: переход от инвазивных, дорогостоящих диагностических инструментов к доступным, неинвазивным методам, которые можно использовать в повседневной практике. В мире, где население стареет, а деменция становится всё более распространённой, такие инструменты могут стать ключевыми для раннего вмешательства.
«Мы находимся в точке, когда диагностика деменции должна быть переосмыслена, — говорит невролог из клиники Мэйо. — Слишком долго мы полагались на дорогостоящие сканы и инвазивные тесты, которые доступны не всем. Речевые часы могут демократизировать диагностику, позволив врачам первичного звена выявлять пациентов с риском на ранних стадиях».
Для пациентов это может означать разницу между годами страданий и своевременным лечением. «Ранняя диагностика — это всё, — говорит представитель Ассоциации Альцгеймера. — Если мы можем выявить деменцию на ранней стадии, мы можем замедлить её прогрессирование, помочь пациентам планировать будущее и улучшить качество их жизни. Речевые часы могут стать инструментом, который сделает это возможным».
Однако остаются вопросы этики и конфиденциальности. Если ИИ может определить риск деменции по голосу, кто имеет доступ к этой информации? Могут ли страховые компании или работодатели использовать её для дискриминации? «Мы должны быть очень осторожны, — говорит биоэтик из Оксфордского университета. — Технология может быть мощной, но она также может быть использована во вред. Мы должны разработать правила, которые защитят пациентов».
Для Гарсии и его команды следующие шаги включают расширение исследования на другие языки и культуры. «Мы хотим создать глобальный инструмент, который будет работать для всех, — говорит он. — Это амбициозная цель, но я верю, что мы сможем её достичь. Речь — это универсальный человеческий опыт. Если мы сможем использовать её для улучшения здоровья, это будет огромным достижением».
Пока же речевые часы остаются экспериментальным инструментом. Они не заменят врачей и не дадут окончательный диагноз. Но они могут стать первым шагом к более доступной, более ранней и более гуманной диагностике деменции. И, возможно, через несколько лет мы будем удивляться, как мы когда-то жили без них.
Источники: Live Science, Science Advances, Университет Сан-Андрес, Центр когнитивной нейронауки, ReD-Lat, заявления Адольфо Гарсии, Маниши Парулекар и других исследователей.
