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波士顿大学突破!根据“说话方式”就能预测阿尔茨海默病的风险!

来源: 脑科临床研究 

在与家人交谈、与朋友闲聊时,你可能不会注意到自己的“说话方式”有什么变化。但一项来自波士顿大学的最新研究却发现,说话的内容和语言结构的微小变化,可能是轻度认知障碍(MCI)向阿尔茨海默症(AD)转变的早期信号。更令人震惊的是,人工智能(AI)已经能够从这些变化中“听”出大脑健康的隐秘线索。


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AI如何“听懂”大脑的变化?


在这项研究中,波士顿大学的神经生物学家、工程师和数据科学家组成的跨学科团队,利用AI算法分析了166名年龄在66至97岁之间的轻度认知障碍(MCI)患者的语音录音。研究人员对这些患者进行了长达6年的随访,记录了他们是否在此期间发展为阿尔茨海默症。


AI算法的“听力”并不关注声音的语调、口音或情绪,而是分析他们在讲话中使用的单词、句子结构和语言内容的复杂性


举个例子

正常的语音描述可能是:“今天我和孙子一起去公园散步,他玩得很开心。”

但如果一个人的语言结构发生变化,可能会变成:“我今天… 呃,去公园… 孙子… 一起… 玩…”


这种语言的组织性、词汇的选择、叙事的连贯性,都可能成为阿尔茨海默症早期的征兆。


通过分析这些语言特征,AI可以对每位患者的未来进行预测,预测的准确率高达78.5%。也就是说,AI能够在患者尚未明显表现出阿尔茨海默症症状时,就“提前预知”到大脑可能正在走向衰退的轨道。


为什么AI诊断阿尔茨海默症是一次重大突破?


1. 比传统检查更便捷、更早期的筛查手段

传统的阿尔茨海默症检测需要通过脑部扫描、血液检查或认知测试,但这些方法不仅昂贵、耗时,还需要专业的设备和医生支持,且通常只能在症状已经显现时才开始筛查。


而这项AI语音分析技术的优势在于:

无创检测:不需要抽血、不需要脑部扫描,只需记录一段对话音频。

早期筛查:在症状明显前的数年内,AI就可能识别出风险。

高可及性:AI技术不依赖医疗设备和场地,甚至可以通过手机或计算机采集音频。


波士顿大学的Rhoda Au教授表示,这种技术有可能打破“医疗资源不均”的困境。无论一个人生活在大城市还是偏远乡村,使用简单的语音设备就能进行检测,不受年龄、性别、教育水平、语言或文化的限制


2. 为患者争取更多的治疗干预时间

阿尔茨海默症是一种不可逆的神经退行性疾病,但如果能在MCI阶段提前发现风险,患者和家属将拥有更多的时间来采取干预措施。


波士顿大学的Ioannis Paschalidis教授指出,尽早预测阿尔茨海默症的风险,可以为医生和患者争取到更多的治疗窗口。如果未来有新的药物被批准上市,AI预测工具将使患者在疾病早期阶段就有机会使用这些药物,延缓病情进展,保持生活质量


AI语音分析如何辅助临床诊断?


当前,阿尔茨海默症的临床诊断主要依赖认知测试、影像检查(如MRI或PET扫描)和生物标志物(如脑脊液的β-淀粉样蛋白检测),这些手段虽然有效,但操作复杂、成本高昂,且对患者的身体有一定负担。而这项AI语音分析的无创、便捷和远程可操作性,为临床医生提供了一种低成本、易操作的补充筛查工具。


为了实现这一结合,未来的研究可以探索以下几点


多模态诊断集成:将语音AI分析与现有的影像数据、生物标志物检测和认知测试结果结合,开发一个“多模态”的早期风险预测系统。通过AI的语音筛查发现高风险人群后,再为其安排更深入的影像和生物标志物检测,节省医疗资源并提高诊断效率

远程筛查平台的开发:结合手机、平板和远程医疗App、小程序的开发,使这项技术能够直接在社区健康中心、家庭体检等场景中应用。通过在患者的日常生活中采集语音样本,医生可以获得患者在真实环境中的语言变化,比单次的临床对话更具有参考价值。


还有哪些新的研究方向值得探索?


本研究证明了语言内容和结构的变化可以预测阿尔茨海默症的转变风险,但这一发现仍有广阔的探索空间。未来的研究者可以从以下角度进一步拓展


1.个性化特征的深入挖掘:不同患者的语言特征差异较大,如母语的差异、文化背景、教育水平等,可能会对语音AI的预测效果产生影响。因此,未来的研究应关注跨语言和跨文化的模型训练,从而让AI在不同的国家和语言环境中都具备预测能力。

2.长期随访与大样本数据的积累:目前的研究仅涵盖了166名患者的6年随访数据,未来应扩大样本量,并增加随访时间,以确认AI的预测性能在更大人群中的稳定性和可推广性。

3.语音特征的生物学机制探索:AI虽然能够“识别”语言变化,但仍不清楚这些语言变化与大脑中的神经元退化的对应机制。未来的研究可以通过脑影像和语言数据的关联分析,探讨这些语言特征是否与特定的大脑区域(如额叶、颞叶)退化有关。

4.人机对话AI的开发:与其被动地记录患者的语言,不如通过AI与患者对话互动,引导他们在语言中使用特定的句型、单词和叙事方式,从而帮助AI获取更高质量的语言样本。

5.智能家居的语言监测设备:将AI语音分析技术与智能音箱(如小爱音箱、天猫精灵)结合,作为“日常健康助手”,在日常交谈中监测语言变化,形成对大脑健康的长期监测机制。


患者和家属需要警惕哪些“语言信号”?


如果家属发现患者的语言突然变得简短、话题容易中断、句子中充满“呃、啊、这个”,应警惕这可能是认知功能下降的信号。


从“治疗”到“预防”,应该怎么做?


1.多练习表达,延缓认知退化:从日常的讲故事、与家人分享日常见闻开始,训练语言流畅性。

2.多用大脑,挑战认知活动:参加语言类的益智游戏,如“成语接龙”、“词语联想”等,都是不错的日常大脑锻炼。

3.家庭中的健康监测:家属可以定期录制一段时间的语言记录,定期回顾对比,发现早期信号,尽早求助医生。


AI语音检测技术的出现,意味着每一位患者都能通过无创、低成本的方式保护自己的大脑健康。从“被动等待疾病的到来”到“主动监测并及时干预”,这场大脑健康的守护战,患者和家属从未如此接近胜利的曙光。


未来的某一天,我们可能不再需要依靠医院的专业设备,而是通过手机对话,就能了解自己的大脑健康状态。


记住:早发现、早干预、早希望!


来源:Amini S, Hao B, Yang J, Karjadi C, Kolachalama VB, Au R, Paschalidis IC. Prediction of Alzheimer's disease progression within 6 years using speech: A novel approach leveraging language models. Alzheimers Dement. 2024 Aug;20(8):5262-5270. doi: 10.1002/alz.13886. Epub 2024 Jun 25. PMID: 38924662; PMCID: PMC11350035.



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