Болезнь Паркинсона — хроническое, прогрессирующее заболевание нервной системы, при котором разрушаются особые нервные клетки (нейроны), вырабатывающие дофамин. В результате у человека постепенно появляются двигательные расстройства, такие как тремор в покое, скованность мышц, проблемы с равновесием. Происходит нарушения голоса и речи. Болезнь неизлечима, но с помощью медикаментов и физиотерапии можно значительно смягчить проявления и улучшить качество жизни пациента.
Это второе по распространенности нейродегенеративное заболевание после болезни Альцгеймера. По разным оценкам, в мире насчитывается порядка 10 миллионов человек, живущих с этим диагнозом, число продолжает расти из-за старения населения и улучшения диагностики. Ежегодно врачи регистрируют почти миллион случаев.
Главная проблема — болезнь Паркинсона не распознается сразу. Пока нет действенного теста или анализа, по которому можно было поставить диагноз. Обычно врачи определяют болезнь по симптомам, когда они уже заметны окружающим. К тому моменту она успевает разрушить значительную часть нейронов.
Есть более точные, но дорогие и болезненные способы подтверждения диагноза — например, анализ спинномозговой жидкости или биопсия кожи. Оба варианта мало подходят для массового скрининга, особенно на ранних стадиях. Поэтому ученые давно ищут простой и доступный способ выявления болезни.
Сигналы мозга могут изменить микрофлору кишечника всего за два часа
Команда американских ученых под руководством Анирута Анантанараянана (Aniruth Ananthanarayanan) из Университета Северного Техаса предложила новый подход: анализировать голос человека с помощью искусственного интеллекта.
При болезни Паркинсона повреждаются нервные проводящие пути, связанные с мышцами — не только теми, что отвечают за движение, но и теми, которые участвуют в голосообразовании. Из-за этого голос становится хриплым, дрожащим, теряет выразительность. В медицинской терминологии такое патологическое состояние называют дизартрией, оно проявляется у большей части пациентов с болезнью Паркинсона.
Авторы предыдущих работ доказали, что изменения в голосе из-за дизартрии могут появляться за месяцы или годы до начала проблем с движением. Однако врачи не всегда способны точно определить эти изменения на слух, особенно на самых ранних стадиях. Специалист может просто не отличить норму от раннего симптома.
Ключевой компонент темного шоколада может обладать омолаживающим эффектом
Анантанараянан и его коллеги провели эксперимент с участием 31 человека, 23 из них уже поставили диагноз «болезнь Паркинсона». Исследователи собрали 195 голосовых записей, включая чтение текстов, произнесение гласных звуков и спонтанную речь. На этих данных исследователи обучили четыре модели искусственного интеллекта для выявления заболевания на основе таких особенностей голоса, как хриплость, дрожание, нестабильность основного тона по частоте, четкость и темп речи. То есть модели научили отличать речь больных от речи здоровых по конкретным голосовым признакам.
Затем ученые предоставили искусственному интеллекту новые голосовые записи людей, которые он раньше не слышал. ИИ определил наличие болезни с точностью выше 90 процентов.
«Успех вызван особенностью болезни. Повреждение проводящих путей, ответственных за речь, происходит раньше, чем нарушение двигательных функций. Это делает голосовые изменения идеальным маркером для ранней диагностики», — пояснил американский невролог Кристофер Бишоп (Christopher Bishop) из Университет штата Нью-Йорк в Бингемтоне, не связанный с исследованием.
Дизартрия чаще проявляется когда болезнь уже прогрессирует, и двигательные расстройства становятся очевидными. Искусственный интеллект «ловит» микропризнаки в голосе задолго до этого — даже если человек или врач их не замечают.
Контроль давления может снизить риск развития деменции
По словам авторов научной статьи, все, что нужно для диагностики — микрофон и интернет: прибор записывает речь, алгоритм обрабатывает данные и выдает результат. Такую проверку можно проводить удаленно, без участия врача, в любом месте мира.
Однако ученые предупредили: пока выборка слишком мала. Чтобы такой метод стал стандартом диагностики, потребуются тысячи записей с разными акцентами, диалектами и возрастными группами. Например, в текущем исследовании участвовали носители английского, вполне вероятно, искусственный интеллект может пропустить болезнь у носителя другого языка.
Если метод команды Анантанараянана окажется эффективным в других исследованиях с большой выборкой, это станет прорывом. Ранняя диагностика позволит замедлить прогрессирование болезни с помощью терапии, а пациенты смогут сохранить качество жизни дольше. Пока же ученые продолжают сбор данных — следующий этап включает записи голосов людей из Азии и Африки.
Научная работа опубликована на сайте электронного архива научных статей и их препринтов по медицине medRxiv.org.