Vocea poate indica vârsta creierului și viteza de îmbătrânire

Ce probe audio specifice au fost folosite la colectarea datelor?

Vorbirea ca indicator al vârstei biologice: Cum algoritmi AI decifrează secretul îmbătrânirii creierului

Ultimele știri

Trotinetele electrice au restricții în parcuri și pe bulevardele Sectorului 6: doar 15 km/h și zoneWeekend de flamenco, operă și dans în Sectorul 2: Viva España transformă Pictor Arthur Verona într-o mică SpanieReforma TAROM: Guvernul Niculescu propune grupul aeronautic naționalAccident în Craiova, cu 20 de persoane implicate. A fost activat Planul Roșu de Intervenție

Analiza modului în care un individ articulează sunetele și construiește propoziții poate dezvălui aspecte cruciale legate de starea de sănătate a encefalului, precum și dinamica proceselor biologice de îmbătrânire și performanța cognitivă. Un sistem de inteligență artificială, supus unor teste riguroase pe o cohortă de aproximativ 3.000 de subiecți, a examinat o gamă largă de peste câteva sute de parametri vocali pentru a deduce vârsta participanților.

Individuile ale căror trăsături vocale sugerau o maturitate biologică superioară vârstei lor cronologice prezentau, simultan, alte markeri ai unei accelerări a proceselor de degradare celulară și a alterărilor funcțiilor mintale.

Această investigație științifică a cuprinzut 2.928 de locuitori nativi ai limbii spaniole, recrutați din cinci țări latino-americane: Argentina, Chile, Columbia, Mexic și Peru.

Eșantionul a fost divers, incluzând nu doar adulți cu stare de sănătate optimă, ci și pacienți diagnosticați cu tulburare cognitivă ușoară, boala Alzheimer sau diverse variante ale demenței frontotemporale.

Rezultatele acestei cercetări au fost diseminate în revista de prestigiu Science Advances, studiul fiind condus de profesorul Agustin Ibanez, specialist în sănătatea creierului la Institutul Global de Sănătate a Creierului și la Facultatea de Medicină a Trinity College Dublin.

Procedurile de colectare a datelor au implicat o serie de probe audio specifice. Participanții au fost solicitați să descrie conținutul unui scurt metraj animat, să execute două sarcini de fluență verbală – în care trebuiau să enumere, într-un interval de un minut, cât mai multe cuvinte începând cu o literă specificată, precum și liste de animale și legume – și să redue o narațiune audiată imediat după expunere, respectiv după un interval de repaus de aproximativ 20-30 de minute.

Algoritmul a procesat ulterior atât componenta acustică a vocii, cât și structura lingvistică a enunțurilor. Printre cele câteva sute de variabile monitorizate s-au numărat ritmul discursiv, lungimea pauzelor silente, tonalitatea vocală și spectrul emoțional exprimat.

Evaluarea a acoperit, de asemenea, bogăția lexicală, acuratețea selecției termenilor, extinderea Aceste date au fost agregate pentru a aproxima vârsta cronologică, definită strict ca numărul de ani împliniți.

Creatorii au botezat acest instrument „ceasul vorbirii”, un metaforic mecanism de măsurare a timpului biologic. Pentru fiecare subiect, s-a determinat discrepanța dintre vârsta inferată de model și vârsta reală. Spre exemplu, dacă rețeaua neuronală estima 66 de ani pentru un om de 60 de ani, diferența pozitivă de șase ani semnifica faptul că profilul vocal al respectivului persoana prezenta semne ale unei maturități biologice superioare.

În contrapartidă, o valoare negativă a decalajului sugera o rată mai lentă a proceselor de îmbătrânire.

Echipa de cercetători a verificat corelația acestui decalaj vocal cu alte dimensiuni ale evaluării subiecților. Estimările derivate din analiză vorbirii au fost suprapuse cu date imagistice cerebrale, markeri moleculari ai îmbătrânirii și rezultatele testelor psihometrice standardizate.

Scopul era de a stabili dacă acest instrument vocal poate furnifica indicii suplimentare privind starea generală de sănătate, nu doar o simplă estimare a vârstei. Este cunoscut faptul că progresia în vârstă influențează atât fizica producției vocale, cât și circuiturile neurale responsabile de limbaj. Laringele suferă modificări structurale: corzile vocale își pierd elasticitatea naturală, masa musculaturii laringiene poate suferi o reducere, iar volumul pulmonar scade.

Aceste transformări anatomice alterează intensitatea, frecvența și consistența sunetului emis. Simultan, actul de formulare a unui enunț transcende simpla emisie fonică. Selectarea cuvintelor potrivite, menținerea coerenței tematice și structurarea narativă solicită mobilizarea memoriei, a atenției susținute și a funcțiilor executive.

Pe măsură ce aceste procese cognitive se degradează, pot apărea pauze prelungite, fluctuații în ritmul vorbirii, erori verbale sau Pentru a valida transferul informației din domeniul acustic-lingvistic către alți indicatori ai senescentei, autorii au comparat output-ul algoritmului cu datele obținute prin rezonanță magnetică și cu trei tipuri distincte de ceasuri epigenetice. Imagistica cerebrală a permis calculul unei „vârste a creierului”, bazată pe particularitățile anatomice și funcționale vizibile la fiecare participant.

În rândul celor diagnosticați cu Alzheimer și demență frontotemporală, indivizii ale căror voci sugerau o vârstă mai mare decât cea reală aveau, totodată, un profil neuroanatomic similar celui observat la populații mai în vârstă.

Cercetătorii au extins analiza la nivelul biologic, utilizând trei ceasuri epigenetice fundamentate pe metilarea ADN-ului, un mecanism prin care molecule chimice se leagă de acidul nucleic în tipare dinamice pe parcursul existenței.

La adulții fără patologii neurodegenerative și la cei cu Alzheimer, discrepanța vocală corela cu toate cele trei modele epigenetice. În cazul formelor de demență frontotemporală care afectează predominant centrul limbajului, această asociere a fost confirmată pentru două dintre ele.

Ce s-a observat la adulții cu și fără patologii neurodegenerative?

Astfel, s-a stabilit o legătură tripartită între datele vocale, morfologia encefalică și biomarkerii moleculari ai îmbătrânirii.

Subiecții pentru care algoritmul a previzionat o vârstă superioară celei cronologice au înregistrat score-uri inferioare la multiple teste cognitive. Această tendință a fost evidentă atât în probele de memorie, cât și în cele de evaluare a funcțiilor executive și a abilităților funcționale zilnice.

Funcțiile executive, care cuprind planificarea, organizarea comportamentului, menținerea focalizării și controlul impulsurilor, sunt esențiale pentru executarea task-urilor cotidiene, de la respectarea unor directive complexe până la luarea deciziilor raționale.

Corelația cu vârsta derivată din analiză vorbirii a persistat chiar și în testele care nu implicau componenta lingvistică directă. Prin urmare, impactul nu se limita doar la calitatea discursului, ci se extindea asupra altor piloni ai cogniției. Adulții sănătoși au prezentat cele mai mici deviații între vârstă estimată și cea reală.

Abaterile s-au accentuat progresiv în grupurile cu Alzheimer și au atins maximum la pacienții cu demență frontotemporală, în special la variantele cu afectare severă a limbajului.

Această patologie lovește lobi frontali și temporali, perturbând atât comunicarea, cât și comportamentul. Integrarea parametrilor acustici cu cei lingvistici a oferit o discriminare superioară a grupurilor de risc comparativ cu analiza izolată a unor variabile singulare, precum ritmul sau lexicul.

Rezultatul final a fost determinat de sinergia dintre toate datele procesate, nu de o singură trăsătură vocală.

La pacienții cu Alzheimer, o discrepanță marcată a fost asociată și cu concentrații ridicate ale proteinei p-tau217 în serul sanguin. Aceasta reprezintă o formă fosforilată a proteinei tau, utilizată ca biomarker specific pentru modificările patologice ale bolii.

Deși comparațiile au fost efectuate între indivizi cu diagnostice stabilite, capacitatea modelului de a separa aceste categorii nu garantează neapărat acuratețea identificării precoce la asimptomatici.

Analiza a inclus și factorii socio-economici ai participanților, luând în calcul nivelul de educație, statutul financiar, accesul la nutriție și asistență medicală, precum și traumele din copilărie.

Ansamblul acestor variabile este denumit de autori „expozom social”. La sănătoși și la pacienții cu Alzheimer, condițiile de viață defavorabile au corespuns unei vârste vocale estimate mai avansate.

Avantajul major al acestei metodologii constă în accesibilitatea sa: spre deosebire de tehnicile standard de studiere a îmbătrânirii biologice, care cer RMN, analize hematologice sau teste moleculare complexe, înregistrarea vocii poate fi realizată cu un smartphone sau alte dispozitive comune. Mai mult, probele pot fi repetate periodic, fără a implica proceduri invasive.

Agustin Ibanez susține că vocea poartă în ea un bagaj informațional mult mai larg despre îmbătrânire decât se credea anterior, acoperind domenii variate, de la cogniție și anatomia creierului, până la biologie și impactul social.

Un astfel de instrument s-ar dovedi extrem de util în zonele unde resursele pentru diagnosticări costisitoare sunt limitate.

Principala constrângere a lucrării constă în natura transversală a majorității datelor, colectate într-un singur moment temporal. Deși s-a putut efectua o comparație inter-individuală, nu s-a urmărit evoluția longitudinală a vocii și a sănătății fiecărui subiect pe parcursul anilor.

Astfel, concluziile nu permit stabilirea dacă o persoană cu o vârstă vocală percepută mai mare va îmbătrâni ulterior mai rapid sau va dezvolta declin cognitiv și demență.

Verificarea acestei ipoteze necesită studii longitudinale cu înregistrări repetate și evaluări clinice pe termen lung.

Totodată, modelul trebuie validat pentru alte limbi și contexte culturale, deoarece pronunția, prosodia, lexicul și sintaxa variază semnificativ; estimările calibrate pe spaniolă nu sunt automat transferabile vorbitorilor de română, de exemplu.

Metoda necesită și testarea pe discursul spontan, din conversațiile naturale, care diferă substantial de Cercetătorii trebuie să determine dacă algoritmul rămâne la fel de informativ și în condiții de vorbire necontrolată, asigurându-se astfel utilitatea practică a instrumentului în viața reală.

Sursă: hotnews

Conținut scris de redacția noastră sectorul-2.ro / HotNews.ro și asistat AI.