glasovni biomarkeri

Pazite što govorite: Stručnjaci s MIT-a znakove zaraze koronavirusom mogu iščitati iz ljudskog glasa

  • Autor: Mladen Smrekar
  • Zadnja izmjena 27.07.2020 22:26
  • Objavljeno 27.07.2020 u 22:26
Istraživači s MIT-a koristili su se algoritmima za izdvajanje značajki glasovnih signala u svakom audiouzorku

Istraživači s MIT-a koristili su se algoritmima za izdvajanje značajki glasovnih signala u svakom audiouzorku

Izvor: Profimedia / Alamy / Autor: Alexey Kotelnikov

Znanstvenici su na YouTubeu pročešljali snimke slavnih osoba i TV voditelja koji su davali intervjue nakon što su saznali da su pozitivni, ali nemaju simptome. Potom su njihov govor usporedili s rečenicama koje su izgovarali prije nego što su se zarazili

Ne morate imati istančani sluh da biste prema nečijem glasu otkrili da je prehlađen ili gripozan; njihovi glasovi obično budu dublji, postanu nazalni, jednostavno budu drugačiji nego kad su zdravi. Istraživači Lincolnovog laboratorija na MIT-u slične promjene otkrivaju kod oboljelih od Covida-19, čak i kad su te promjene previše suptilne da bi ih drugi ljudi primijetili.

Obrađujući govorne snimke asimptomatskih bolesnika, otkrili su vokalne biomarkere, mjerljive pokazatelje bolesti. Ti biomarkeri potiču od poremećaja koje infekcija uzrokuje u kretanju mišića u dišnom i artikulacijskom sustavu. Rad je objavljen u IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology.

Iako je ovo istraživanje još uvijek u ranoj fazi, inicijalni nalazi postavljaju okvir za detaljnije proučavanje ovih glasovnih promjena. Ovaj rad daje nagovijestiti moguću upotrebu mobilnih aplikacija za otkrivanje bolesnika, osobito onih asimptomatskih.

Glasovni biomarkeri na kojima su radili stručnjaci s MIT-a

Glasovni biomarkeri na kojima su radili stručnjaci s MIT-a

Izvor: Licencirane fotografije / Autor: Bryan Mastergeorge / MIT

Thomas Quatieri istraživanjem glasovnih biomarkera bavi se već godinama. Njegova ekipa istraživala je vokalne biomarkere neuroloških poremećaja poput amiotrofične lateralne skleroze (ALS) i Parkinsonove bolesti. Takve bolesti mijenjaju sposobnost pretvaranja misli u riječi, a te se promjene mogu otkriti obradom govornih signala.

Proučavajući simptome, Quatieri i njegov tim zapitali su se mogu li postojati i glasovni biomarkeri za COVID-19. Naime, upala dišnog sustava utječe na intenzitet kojim se zrak izdiše u razgovoru. Taj zrak djeluje na stotine drugih potencijalno upaljenih mišića na putu do stvaranja govora. Ove interakcije utječu na glasnost, visinu tona, postojanost i zvučnost glasa, odreda mjerljive kvalitete koje čine osnovu njihovih biomarkera.

Gledajući vijesti na televiziji, Quatieri je shvatio da postoje uzorci govora ljudi pozitivnih na COVID-19. S kolegama je na YouTubeu pročešljao snimke slavnih osoba i TV voditelja koji su davali intervjue nakon što su saznali da su pozitivni, ali nemaju simptome. Potom su njihov govor usporedili s rečenicama koje su izgovarali prije no što su se zarazili.

Pritom su se koristili algoritmima za izdvajanje značajki glasovnih signala u svakom audio uzorku.

Segmenti statistike na kojima se mogu uočiti razlike kod govornika prije i za vrijeme zaraze Covidom-19

Segmenti statistike na kojima se mogu uočiti razlike kod govornika prije i za vrijeme zaraze Covidom-19

Izvor: Ostale fotografije / Autor: MIT

Proučavali su amplitude signala, glasnost, visinu i postojanost tona, razne govorne formante. Riječ je o mjerenju frekvencija koje odgovaraju načinu na koji usta oblikuju zvučne valove kako bi se stvorio slijed fonema, samoglasnika i suglasnika, čime se određuje kvaliteta glasa, na primjer je li nazalan ili topao.

Njihova je hipoteza da COVID-19 uzrokuje pretjerano spajanje mišića ovih sustava, što rezultira manje složenim pokretima. 'Zamislite da su govorni podsustavi nalik zglobovima i prstima vještog pijanista; njihovi su pokreti obično neovisni i vrlo složeni', kaže Quatieri. 'E sad, zamislite da se zglobovi i prsti trebaju spojiti, krećući se kao jedno. To bi spajanje prisililo pijanista da svira mnogo jednostavniju glazbu.'

Spektrogram ljudskog glasa

Spektrogram ljudskog glasa

Izvor: Profimedia / Alamy / Autor: Gado Reportage

Kad je ispitanik govorio, istraživači su mjerili promjene svih značajki u intervalima od 10 milisekundi. Otkrili su da su pokreti ispitanika bili manje složeni u usporedbi s govorom prije Covida-19.

Ovi preliminarni rezultati nagovještavaju da biomarkeri izvedeni iz koordinacije glasnica mogu ukazivati ​​na prisutnost Covida-19. Istraživači smatraju da je u ovoj fazi istraživanja još prerano za donošenje zaključaka. Trenutno rade s o podacima Sveučilišta Carnegie Mellon koji sadrže audiouzorke pojedinaca pozitivnih na COVID-19.

Surađuju i s MIT-ovim McGovern institutom za istraživanje mozga kako bi svoja saznanja integrirali u aplikaciju VoiceUp,  razvijenu za proučavanje povezanosti glasa i depresije. Za njihov rad zainteresirala se i američka vojska, a rješenje bi moglo pomoći i liječnicima da daljinski prate napredak svojih pacijenata ili nadgledaju učinke cjepiva ili lijekova.

'Postoji još puno drugih zanimljivih područja koje treba proučiti. Ovdje se bavimo fiziološkim utjecajima na glasnice. Naše biomarkere želimo proširiti kako bismo razmotrili neurofiziološke učinke povezane s Covidom-19, poput gubitka okusa i mirisa', kaže Quatieri. 'Ti simptomi mogu utjecati i na govor.'

Pregled tjedna bez spama i reklama

Prijavi se na naš newsletter i u svoj inbox primaj tjedni pregled najvažnijih vijesti!