Z krátkej nahrávky reči dokáže vedecký tím z Košíc odhaliť varovné signály Parkinsona či Alzheimera

Ľudský hlas slúži ako citlivý radar pre naše zdravie. Tím odborníkov v Košiciach vyvíja unikátnu technológiu, ktorá dokáže z krátkej nahrávky reči odhaliť prvé varovné signály Parkinsonovej či Alzheimerovej choroby. Odborníci na to využívajú rôzne nástroje, ako aj napredujúcu silu umelej inteligencie. Nástroje hľadajú v hlase pacienta mikroskopické zmeny – nepatrné chvenie, predĺžené pauzy či stratu rytmu. Ľudské ucho ich nemá šancu zachytiť. Slovenský výskum je výnimočný v tom, že učí stroje rozumieť špecifikám slovenčiny. Cieľom je vytvoriť jednoduchú aplikáciu v mobile, ktorá by v budúcnosti dokázala upozorniť na riziko ochorenia o roky skôr, než sa objavia trasúce sa ruky či výpadky pamäte. Včasná diagnostika v tomto prípade neznamená len liečbu, ale predovšetkým darovaný čas na kvalitnejší život. O výskume sme sa rozprávali s Jánom Stašom, odborným asistentom z Katedry počítačových sietí na Fakulte elektrotechniky a informatiky Technickej univerzity v Košiciach. 

Ideme sa zhovárať o príznakoch v reči, ktoré môžu odhaliť skoré štádium neurodegeneratívnych chorôb, akými sú Parkinson, Alzheimer či ALS. Keďže sa spolu rozprávame naživo, automaticky sa bojím, čo z mojej reči zistíte. Je to opodstatnený strach?

Nie je to opodstatnený strach, pretože ja ako vedec nehodnotím to, ako človek rozpráva. Môžem počuť nejaké rečové vady, resp. môžem zaznamenať nevhodné rečové javy, napríklad opakovanie v reči, príliš veľa nádychov, slovné barličky, ako „vlastne“ alebo „proste“. No vyvíjame algoritmy, ktoré sa zameriavajú na také príznaky v reči, ktoré bežne človek nedokáže rozpoznať.

Ako by to malo fungovať?

Snažíme sa vyvíjať softvér alebo diagnostický nástroj, ktorý človek môže používať aj v domácom prostredí. Napríklad nahrávať reč na mobilný telefón, ktorú aplikácia vyhodnotí. Samozrejme, nepovie používateľovi, či je alebo nie je chorý. Ale môže rozpoznať príznak a dať odporúčanie na vyhľadanie lekára.

Ľudia v domácom prostredí hovoria uvoľnene. Napríklad, moja reč je rýchla, často chaotická, zvyknem sa zakoktať a keď som večer unavená, dlhšie hľadám správny výraz. Vie softvér odlíšiť, čo je charakterová črta mojej reči a čo už neprirodzená zmena?

Áno, menované skreslenie by sme mali eliminovať tak, že sa nahrávame viackrát. Test si urobíme niekoľkokrát v priebehu dňa. Pretože inak rozprávame ráno, na obed a večer. Naša reč sa mení od narodenia po starobu, počas dňa, alebo keď sa rozprávame s niekým cudzím. Ale vždy sú v nej mikro príznaky, ktoré dokážu algoritmy zachytiť, identifikovať odchýlky v reči.

Zariadenie na domáci skríning z reči zatiaľ neexistuje, aktuálne pracujete na jeho výskume, ako ste sa k tomu dostali?

K výskumu som sa dostal ako slepé kura k zrnu. Prioritne som sa zameriaval na spracovanie reči ako takej, konkrétne počítačový prepis slova do textu. Najmä aby bol prepis správny a úplný. No v čase pandémie, keď sme boli uzavretí vo svojich príbytkoch, som sa dostal k databáze reči s kognitívnymi poruchami ako demencia, Alzheimerova či Parkinsonova choroba. Databáza pochádza z Ústavu informatiky SAV v Bratislave. Dôležité je povedať, že nahrávky vznikali v domácom prostredí. Téma ma oslovila, pretože je aktuálna. Povedal som si, že skúsim databázu analyzovať a uvidíme, čo sa s tým dá robiť.

Analýza teda ukázala niečo zaujímavé?

Ukázalo sa, že databáza je jednou z mála dostupných v slovenčine. Výskum v poslednom období naberá na obrátkach. Dozvedel som sa, že z reči sa dá včas diagnostikovať neurodegeneratívne ochorenie približne 10 až 15 rokov predtým, ako sa rozvinie. Napríklad Alzheimerova choroba sa rozvinie približne okolo 60 – 65 roku života, keď sa naplno prejavia príznaky a už aj bežný človek ich vie rozpoznať. V súčasnosti neexistuje liečba na neurodegeneratívne ochorenie v pokročilom štádiu. Naším cieľom je vyvinúť softvér alebo aplikáciu, ktorá by dokázala príznaky choroby predikovať o 10 – 15 rokov predtým, než naplno prepukne. Existuje liečba, ktorá keď sa nasadí včas, dokáže prežívanie človeka skvalitniť a oddialiť príznaky chorôb na neskorú starobu okolo 80 rokov života.

Znie to veľmi prelomovo. Ako vyzerá situácia vo svete?

REKLAMA

V súčasnosti prebieha vo svete intenzívny výskum, my sme jedným z nich. Ak technológia bude dosahovať takú úspešnosť, aby mohla byť nasadená v klinickej praxi, potom môžu vzniknúť prvé aplikácie.

Popri kognitívnych poruchách ste sa výskumne posunuli aj k ďalším neurodegeneratívnym ochoreniam, konkrétne k amyotrofickej laterálnej skleróze (ALS). Takisto sa dá jej nástup odčítať z reči?

Áno, tiež patrí medzi neurodegeneratívne poruchy. Zapojili sme sa do súťaže Speech Analysis for Neurodegenerative Diseases v rámci konferencie ICASSP 2026, ktorá sa bude konať v máji v Barcelone v Španielsku. Dostali sme vzorku dát od pacientov s ALS aj zdravých jedincov. Mali sme vytvoriť nástroj, ktorý mal rozlišovať päť rôznych stupňov dysartrie, ktorá je typická pre ALS. S kolegami sme vyhrali prvú cenu. 

Vo všeobecnosti, dá sa niektorá z týchto chorôb odčítať z reči pri bežnom rozhovore ľudským uchom?

Človek to bez stroja neodčíta. Nevieme svojím sluchom zaznamenať také drobné zmeny, ako dokáže softvér.

Na základe čoho softvér vyhodnotí, že je v reči príznak začínajúcej choroby?

Ukazovateľmi sú slovná zásoba, počet a dĺžka páuz, počet nádychov a výdychov, akustické príznaky a iné. Každá choroba sa však vyznačuje niečím iným. V niektorom teste sa vyslovujú len samohlásky. V inom teste sa vyslovujú len slabiky pa – ta – ka, ktorý slúži na hodnotenie koordinácie reči, správnej artikulácie a plánovania pohybov pier, jazyka a zubov. A potom sú testy, ktoré slúžia na pomenovanie predmetov a osôb. Napríklad v teste s názvom Kradnutie sušienok má človek najprv opísať, aké osoby a predmety na obrázku vidí. V druhej fáze má opísať, čo sa na obrázku deje. Mal by dať osoby a objekty do zmysluplného deja. Je to striktne časovo obmedzené na dve minúty.

Zo spomenutého testu so sušienkami vieme odčítať konkrétne čo?

Zdravý človek sa snaží urobiť úplný opis, povedať čo najviac, rad za radom, použiť rozvinuté vety.  Ale človek s kognitívnou poruchou nevie opísať obrázok tak bohato. Buď si nedokáže spomenúť na niektoré názvy a tým pádom skáče medzi dejovými líniami. Rozvinutejšie formy Alzheimera majú problém prejsť z ľavej polovice obrázka do pravej.

Možno teraz inšpirujeme čitateľov, aby si test urobili doma. Ak niečo pozorujú, čo sa im nebude pozdávať, mali by zájsť za lekárom?

Takýto obrázkový test nám má pomôcť v diagnostike doma. Samozrejme, ak spozorujeme niečo, čo sa nám nezdá, treba navštíviť odborného lekára a skontrolovať ďalšie príznaky.

Zmeny v reči sú len jedným z príznakov nástupu spomínaných chorôb. V Košiciach sa včasnej diagnostike z iných biomarkerov venuje aj doktor Matej Škorvánek. V súčasnosti koordinuje viacero domácich aj zahraničných multicentrických projektov zameraných na nemotorické, prodromálne a genetické aspekty Parkinsonovej choroby. Spolupracujete aj s lekármi?

Hoci vnímame prácu pána doktora a jeho tímu, zatiaľ nie. Ak výskum pokročí, mohlo by neskôr dôjsť aj k spolupráci.

V akom stave je aktuálne váš výskum a ako rýchlo môže napredovať?

Náš výskum je zatiaľ v plienkach, ale pri súčasnom vývoji umelej inteligencie to môže ísť relatívne rýchlo. Všetko záleží od toho, koľko dát budeme mať k dispozícii.

Ako sa dostávate k dátam?

Väčšinou sú zverejnené na konferenciách, v medzinárodných vedeckých časopisoch, alebo v katalógoch dátových konzorcií. Zároveň potrebujeme nahrávky čo najviac spontánne, aby pacienti hovorili prirodzene.

Neovplyvňuje rozhovor pacienta s lekárom jeho rečový prejav natoľko, že to môže skresliť nahrávku?

Keď sa pacient rozpráva s lekárom, môže byť v strese. Keď je človek v strese, objavuje sa mu v hlase tras, ktorý je jedným z príznakov Parkinsona.

Čiže urobiť si rečový skríning doma prostredníctvom aplikácie v telefóne môže práve odbúrať stres.

Áno, smerujeme k tomu, aby nám AI napomáhala, bežným ľuďom aj lekárom. Najväčšou výhodou tejto metódy je, že je to neinvazívny prístup, bez stresu. To je sila rečovej diagnostiky. Poviem to na príklade detskej logopédie, ktorej sa tiež venujeme. Deti sa skôr skamarátia s humanoidným robotom, než s lekárom, ktorého sa ho boja. Interakcia detského pacienta s robotom je spontánnejšia a prirodzenejšia. Aj toto je dôvod, prečo vidím v našom výskume význam. Ak majú ľudia nahrať nahrávku do zariadenia alebo sa rozprávať s humanoidným robotom, je to pre nich jednoduchšie ako interagovať s človekom.

Prečo sa ľudia radšej rozprávajú s robotom než s človekom?

Dám vám na to protiotázku. Prečo ľudia dokážu na sociálnych sieťach zo seba vypudiť rôzne škaredosti, čo by medzi štyrmi očami nepovedali? Človek vždy bude interagovať inak s anonymným svetom alebo zariadením, či robotom ako s neznámym človekom. Zhodí všetky zábrany. Vo svete rečovej diagnostiky to však berieme ako výhodu.