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.
Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

14 мая
24 минуты
НИУ ВШЭ

Кто такой нейропсихолог, где проходят границы его профессиональной компетенции, в чем специфика его работы и как развивались представления о становлении нейропсихологии? Об этом рассказывает участница Программы привлечения российских постдоков, научный сотрудник научно-учебной лаборатории нейробиологических основ когнитивного развития Высшей школы экономики Елена Лысенко.

Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

14 мая
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[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: