Vocea dă indicii despre vârsta creierului și viteza de îmbătrânire. Cum poate fi evaluată
Felul în care vorbește o persoană poate oferi indicii despre îmbătrânirea creierului, modificările biologice asociate vârstei și funcțiile cognitive. Un algoritm de inteligență artificială, testat pe aproape 3.000 de persoane, a analizat sute de caracteristici ale vorbirii pentru a calcula vârsta participanților.
Persoanele a căror voce indica o vârstă mai avansată decât cea cronologică aveau și alte semne asociate unei îmbătrâniri biologice accelerate și unor modificări ale funcțiilor cognitive.
Cercetarea a inclus 2.928 de persoane vorbitoare de limba spaniolă din Argentina, Chile, Columbia, Mexic și Peru. Printre participanți s-au aflat adulți sănătoși, dar și persoane cu tulburare cognitivă ușoară, boala Alzheimer sau diferite forme de demență frontotemporală.
Studiul, publicat în Science Advances, a fost coordonat de Agustin Ibanez, profesor de sănătatea creierului la Global Brain Health Institute și la Facultatea de Medicină a Trinity College Dublin.
Cum estimează algoritmul vârsta în funcție de vorbire
Probele au inclus descrierea unui scurt film animat, două exerciții de fluență verbală în care participanții spuneau, timp de un minut, cât mai multe cuvinte care începeau cu o anumită literă, enumerarea animalelor și a legumelor și reproducerea unei povești imediat după ascultare și din nou după aproximativ 20-30 de minute.
Modelul a analizat apoi atât sunetul vocii, cât și felul în care participanții se exprimau. Printre sutele de caracteristici urmărite s-au numărat ritmul vorbirii, durata pauzelor, înălțimea vocii și exprimarea emoțiilor. Au fost evaluate și vocabularul, precizia cuvintelor, lungimea răspunsurilor și organizarea ideilor.
Aceste informații au fost folosite pentru a estima vârsta cronologică, adică numărul anilor trăiți. Autorii au numit instrumentul „ceas al vorbirii”. Pentru fiecare participant, au calculat apoi diferența dintre vârsta estimată de algoritm și cea reală.
De exemplu, dacă modelul atribuia 66 de ani unei persoane de 60, această diferență însemna că vorbirea sa prezenta caracteristici asociate cu o vârstă mai înaintată cu șase ani. O diferență negativă indica, dimpotrivă, o îmbătrânire mai lentă.
Cercetătorii au verificat dacă acest decalaj se regăsește și în cadrul altor evaluări ale participanților. Au comparat estimările din vorbire cu informații despre creier, modificări moleculare produse de îmbătrânire și rezultate ale testelor cognitive. Astfel, au urmărit dacă instrumentul poate oferi indicii despre sănătate, pe lângă estimarea vârstei.
Cum se schimbă vocea odată cu îmbătrânirea
Vârsta poate modifica atât mecanismele care produc vocea, cât și procesele cerebrale implicate în vorbire. Corzile vocale își pierd treptat din elasticitate, masa musculară se poate reduce, iar capacitatea respiratorie scade. Toate acestea pot schimba intensitatea, înălțimea și stabilitatea vocii.
În același timp, formularea unei propoziții presupune mai mult decât producerea sunetelor. Găsirea cuvintelor, menținerea firului unei idei și organizarea unei povestiri implică memoria, atenția și funcțiile executive. Odată cu modificarea acestor procese pot apărea pauze mai lungi, un ritm diferit al vorbirii, lapsusuri sau răspunsuri mai puțin elaborate.
Starea creierului și modificările ADN-ului
Pentru a verifica dacă informațiile extrase din vorbire se regăsesc și în alți indicatori ai îmbătrânirii, autorii au comparat rezultatele algoritmului cu date obținute prin rezonanță magnetică și cu trei ceasuri epigenetice.
Investigațiile cerebrale au fost folosite pentru a calcula o vârstă a creierului pe baza particularităților structurale și funcționale observate la fiecare participant. În grupurile cu diagnostic de boală Alzheimer și demență frontotemporală, persoanele cărora algoritmul le atribuia, după vorbire, mai mulți ani decât aveau în realitate prezentau și un profil cerebral întâlnit mai frecvent la vârste înaintate.
Cercetătorii au verificat apoi dacă aceeași diferență apare și la nivel biologic. Cele trei ceasuri epigenetice folosite în studiu se bazează pe metilarea ADN-ului, un proces prin care anumite grupări chimice se atașează de ADN după tipare care se modifică pe parcursul vieții.
La adulții sănătoși și la participanții cu demență Alzheimer, rezultatele obținute din vorbire au avut legătură cu toate cele trei ceasuri epigenetice. În formele de demență frontotemporală care afectează predominant limbajul, relația a fost observată pentru două dintre ele.
Au existat, așadar, corespondențe între informațiile extrase din vorbire, caracteristicile creierului și unii markeri biologici ai îmbătrânirii.
Ce au scos la iveală testele de memorie și planificare
Participanții cărora algoritmul le-a estimat, pe baza vorbirii, o vârstă mai avansată decât cea cronologică au obținut scoruri mai mici la mai multe teste cognitive. Diferențele au apărut atât la probele de memorie, cât și la cele care evaluau funcțiile executive și capacitatea de a desfășura activități obișnuite.
Funcțiile executive includ procese precum planificarea, organizarea unei acțiuni, menținerea atenției și controlul comportamentului. Alături de memorie, ele sunt implicate în numeroase activități de zi cu zi, de la urmărirea unor instrucțiuni până la luarea deciziilor și rezolvarea problemelor.
Legătura cu vârsta estimată din vorbire a fost observată și în cadrul testelor care nu implicau folosirea limbajului. Prin urmare, diferențele nu se limitau la felul în care participanții vorbeau sau își formulau răspunsurile, ci se regăseau și în alte componente ale funcționării cognitive.
Cele mai mari diferențe au apărut la persoanele cu demență
Adulții sănătoși au înregistrat cele mai mici decalaje între vârsta estimată din vorbire și cea cronologică. Abaterile au fost mai mari la persoanele cu boala Alzheimer și au crescut în cazul formelor de demență frontotemporală, mai ales în cele cu afectare predominantă a limbajului. Demența frontotemporală afectează lobii frontali și temporali ai creierului și poate modifica limbajul și comportamentul.
Combinarea caracteristicilor sonore cu cele lingvistice a diferențiat grupurile mai bine decât analiza unor elemente individuale, precum ritmul vorbirii sau vocabularul. Prin urmare, rezultatul a depins de informațiile analizate împreună, nu de o singură particularitate a vocii.
La participanții cu demență Alzheimer, o diferență mai mare între vârsta estimată și cea cronologică a fost asociată și cu niveluri mai crescute ale proteinei p-tau217 în sânge. Aceasta este o formă a proteinei tau folosită ca indicator al modificărilor biologice caracteristice bolii.
Comparațiile au fost făcute între persoane ale căror diagnostice erau deja cunoscute. Faptul că modelul a diferențiat aceste grupuri nu stabilește cât de bine ar putea identifica boala la o persoană care încă nu are simptome.
Dezavantajele sociale au fost asociate cu o vârstă estimată mai mare
Cercetătorii au analizat și condițiile sociale și economice în care au trăit participanții. Au luat în calcul educația, situația financiară, accesul la hrană și servicii medicale, precum și experiențele dificile din copilărie. Aceste informații alcătuiesc ceea ce autorii numesc „expozom social”.
La adulții sănătoși și la persoanele cu boală Alzheimer, condițiile sociale mai nefavorabile au fost asociate cu o vârstă estimată din vorbire mai avansată decât cea cronologică.
De ce vorbirea ar putea deveni un indicator util
Multe dintre metodele folosite pentru studierea îmbătrânirii biologice necesită rezonanță magnetică, analize de sânge, teste moleculare sau evaluări clinice specializate.
Vorbirea poate fi înregistrată, în schimb, cu un telefon sau cu alte dispozitive obișnuite. În plus, înregistrările pot fi repetate la intervale regulate fără proceduri invazive. Agustin Ibanez consideră că vocea conține informații despre mai multe componente ale îmbătrânirii decât se presupunea anterior, de la funcțiile cognitive și starea creierului până la procese biologice și influența mediului social.
Un astfel de instrument ar putea deveni util mai ales în regiunile în care accesul la investigații costisitoare este limitat.
Metoda nu poate prezice deocamdată cine va dezvolta demență
Principala limită a studiului este că evaluările au fost făcute, în cea mai mare parte, la un singur moment. Cercetătorii au putut compara participanții între ei, dar nu au urmărit cum se modifică vorbirea și sănătatea fiecăruia de-a lungul timpului.
De aceea, rezultatele nu stabilesc dacă o persoană căreia algoritmul îi atribuie o vârstă mai mare va îmbătrâni ulterior mai repede sau va dezvolta declin cognitiv ori demență. Pentru a verifica această posibilitate, ar fi necesare înregistrări repetate și evaluări ale stării de sănătate pe parcursul mai multor ani.
Modelul trebuie testat și pentru alte limbi și culturi. Pronunția, ritmul, vocabularul și construcția frazelor diferă, astfel că estimările obținute la vorbitorii de spaniolă nu pot fi aplicate neapărat vorbitorilor de română, de exemplu.
Metoda trebuie verificată și pe vorbirea spontană, din conversațiile obișnuite. Aceasta se deosebește de răspunsurile oferite în cadrul unor sarcini standardizate, iar cercetătorii trebuie să stabilească dacă algoritmul furnizează informații la fel de utile și în aceste condiții.