Ученые нашли способ диагностировать коронавирус по голосу — Naked Science
8 минут
Мария Азарова

Ученые нашли способ диагностировать коронавирус по голосу

4.2

Исследование обнаружило потенциальные «вокальные» биомаркеры Covid-19, которые в перспективе помогут выявить заболевание еще до появления симптомов.

Определить коронавирус по голосу
Ученые обнаружили вокальные биомаркеры Covid-19 / © Bryan Mastergeorge

Инфекционные болезни действительно влияют на весь организм: в частности, они меняют тон, громкость и многие другие характеристики наших голосов. К такому выводу пришли сотрудники Лаборатории Линкольна при Массачусетском технологическом институте, которые обнаружили изменения в голосе бессимптомных носителей коронавируса SARS-CoV-2 — настолько тонкие, что люди не обращали на них внимание.

По словам авторов исследования, которое опубликовано в журнале IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology, эти “вокальные” биомаркеры были обусловлены тем, что коронавирусная пневмония влияет на дыхательную систему, гортань и, как следствие, весь артикуляционный аппарат и мышцы, задействованные в говорении. “Наш подход основан на сложности нейромоторной координации между речевыми подсистемами, участвующими в дыхании, фонации (использование гортани для порождения звука. — Прим. ред.) и артикуляции. Это обусловлено различной природой Covid-19, проявляющейся в бронхах, диафрагме, трахее, гортани, глотке, полостях рта и носа, а также доказательствами неврологических проявлений вируса”, пишут авторы статьи.

Несмотря на то что исследование еще находится на ранних стадиях, первоначальные результаты мотивируют на более подробное изучение, отмечают ученые. Кроме того, их выводы могут лечь в основу разработки мобильных приложений для скрининга людей на предмет коронавирусного заболевания, особенно тех, у кого нет симптомов.

Глава научной группы Томас Кватиери (Thomas Quatieri) и ранее руководил исследованиями в этой области: его внимание было сосредоточено на выявлении голосовых биомаркеров неврологических расстройств, таких как боковой амиотрофический склероз (БАС) и болезнь Паркинсона. Эти и многие другие заболевания влияют на способность человеческого мозга превращать мысли в слова — и подобные изменения обнаруживают посредством обработки речевых сигналов.

С началом пандемии Covid-19 команда задалась вопросом: а могут ли “вокальные” биомаркеры существовать и у заразившихся коронавирусом? Судя по первичным симптомам болезни — когда человек испытывает трудности с дыханием, у него возникают сухой кашель, одышка, — это вполне реально. Воспаление в дыхательной системе влияет на интенсивность выдыхания воздуха, когда больной говорит, этот воздух взаимодействует с сотнями других потенциально воспаленных мышц на пути к производству речи. Таким образом, меняются тон голоса, резонанс, громкость и так далее — а все эти параметры можно измерить и использовать как комплекс биомаркеров, решили ученые.

Во время экспериментов они тщательно сравнивали записи речей знаменитостей, заболевших Covid-19, но еще не проявлявших симптомов, и их же интервью, когда они точно были здоровы (ролики “до” и “после” находили на YouTube). Затем авторы работы применили алгоритмы для извлечения параметров голосовых сигналов из каждой аудиозаписи. Как предположили ученые, коронавирусная инфекция провоцирует сопряжение мышц, что приводит к их затрудненному движению. В результате сокращается разнообразие звуковых сигналов. «Представьте, что эти речевые подсистемы — запястья и пальцы опытного пианиста; как правило, движения независимы и сложны, — объясняет Кватиери. — Теперь представьте, что запястья и пальцы будто бы слипаются и действуют как одно целое. Это заставит пианиста сыграть более простую композицию”.

По итогам анализа исследователи обнаружили, что речевые движения заболевшего Covid-19 упрощались по сравнению с его речью до этого. Связь между движением гортани и артикуляцией была менее заметной. Таким образом, согласно предварительным результатам, “вокальные” биомаркеры могут говорить о том, что человек заражен коронавирусом.

Конечно, для окончательного подтверждения этой гипотезы потребуется больше данных: сейчас авторы исследования работают с базой Университета Карнеги — Меллона, содержащей аудиозаписи голосов людей, тест которых дал положительный результат на Covid-19.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 21:25
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

Позавчера, 19:01
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

Позавчера, 20:48
5 минут
Мария Кривоченко

Ученые создали компьютерную сеть, которая имитирует человеческий мозг. Благодаря ей удалось выяснить, как человек обрабатывает движущиеся изображения, и понять, как появляются оптические иллюзии.

Позавчера, 21:25
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

Позавчера, 19:01
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

3 часа назад
4 минуты
Мария Азарова

Айсберг по своим размерам почти в два раза превышает площадь Нью-Йорка. Хотя рекордсменом его и не назовешь (летом 2017 года от ледника Ларсена откололся действительно гигантский айсберг A68), ученые планируют продолжать наблюдения.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: