10.07.2020
Мария Азарова
9 549

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, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

Вчера, 16:05
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

Вчера, 11:30
Алиса Гаджиева

Новое исследование не только определило годы жизни неолитической представительницы нашего вида, но и показало, как она выглядела.

Позавчера, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: