Учёные создали «речевые часы»: нейросеть оценивает возраст по голосу
Учёные разработали «речевые часы» (speech clock), модель машинного обучения, которая оценивает, насколько хорошо стареет человек, по характеристикам голоса и манере говорить. По сообщению Nature, часы опираются на сотни голосовых признаков, включая высоту голоса и темп речи. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
Для каждого человека авторы считают «речевой разрыв возраста» (speech age gap), разницу между возрастом, предсказанным речевыми часами, и паспортным возрастом. Большие разрывы тесно связаны с когнитивными нарушениями, такими как возникающие при деменции. Это позволяет предположить, что новый инструмент может быть полезен для выявления тех, кто стареет быстрее, чем ожидается.
Для создания модели Агустин Ибаньес (Agustín Ibáñez), нейробиолог из Университета Адольфо Ибаньеса в Сантьяго и соавтор исследования, с коллегами записал 2928 испаноязычных участников из Аргентины, Чили, Колумбии, Мексики и Перу. Участники выполняли разные речевые задания. Среди них были здоровые люди и люди с лёгкими когнитивными нарушениями, болезнью Альцгеймера или другими формами деменции. С помощью алгоритмов машинного обучения из аудиозаписей извлекли более 700 речевых характеристик, которые могут меняться с возрастом и при деменции, например, высоту голоса и разнообразие словарного запаса. На этих данных модель обучили предсказывать возраст каждого участника.
В целом часы отличали здоровых людей от тех, у кого есть та или иная форма когнитивных нарушений: речь людей с когнитивными проблемами они относили к более старшему возрасту, чем следовало по паспорту. У здоровых людей предсказанный речевой возраст в основном совпадал с паспортным.
Раньше исследователи не создавали часов старения на основе речи. Существующие часы используют биологические маркеры: «часы мозга» опираются на данные нейровизуализации, а эпигенетические часы, на узор метильных меток на ДНК. По словам Ибаньеса, речь может дать полезное окно в процесс старения, потому что говорение требует «огромной работы мозга». Он также говорит: «Мы видим огромную предсказательную ценность, всего по четырём минутам очень простых записей речи».
Джед Мелцер (Jed Meltzer), когнитивный нейробиолог из Университета Торонто, специализирующийся на языке и не участвовавший в работе, считает, что речевые часы могут пригодиться для наблюдения за старением в регионах с ограниченными ресурсами: они не требуют дорогих или инвазивных методов вроде сканирования мозга и анализов крови. Он назвал работу «очень впечатляющей».
Ключевые факты
- «Речевые часы», модель машинного обучения, которая предсказывает возраст по голосу и манере говорить; результаты опубликованы в Science Advances.
- Модель строили на записях 2928 испаноязычных участников из Аргентины, Чили, Колумбии, Мексики и Перу: здоровых людей и людей с лёгкими когнитивными нарушениями, болезнью Альцгеймера или другими формами деменции.
- Из записей алгоритмы извлекли более 700 речевых характеристик, например высоту голоса и разнообразие словарного запаса.
- Большой разрыв между речевым и паспортным возрастом тесно связан с когнитивными нарушениями; у здоровых людей возраст по речи в основном совпадал с паспортным.
- По словам Ибаньеса, предсказательную ценность видно уже по четырём минутам простых записей речи; независимый эксперт Мелцер видит пользу для регионов с ограниченными ресурсами.
Почему это важно
По сообщению Nature, раньше часов старения на основе речи никто не создавал. Существующие часы используют нейровизуализацию или эпигенетические метки на ДНК. Речь же, как говорит Ибаньес, связана с «огромной работой мозга», поэтому может отражать процесс старения. Если подход подтвердится, получится способ оценки старения без дорогих и инвазивных методик.
Кому это важно
Прежде всего исследователям старения и деменции, а также клиницистам, которым нужны доступные способы оценки когнитивного состояния. Мелцер отмечает потенциальную пользу в регионах с ограниченными ресурсами, где нет доступа к сканированию мозга и анализам крови.
Как это применить
Готового продукта или сроков клинического или коммерческого применения в тексте не названо. Авторы пока показали, что разрыв между речевым и паспортным возрастом связан с когнитивными нарушениями; это предположение о полезности инструмента, а не диагностическое решение. Как условие применения источник называет лишь короткую запись, Ибаньес говорит о четырёх минутах речи.
Можно ли доверять
Работа опубликована в рецензируемом журнале Science Advances, а новость написана Nature. Независимый эксперт Мелцер, не участвовавший в исследовании, назвал её очень впечатляющей. Однако в доступном тексте нет числовых показателей точности (ошибка в годах, чувствительность, специфичность), а оригинальный материал Nature обрывается на запросе авторизации, поэтому возможные оговорки из конца статьи не видны.
Риски и подводные камни
Связь большого речевого разрыва с когнитивными нарушениями описана как тесная, но источник не утверждает, что часы ставят диагноз деменции. В выборке только испаноязычные участники из пяти стран, и в доступном тексте не сказано, проверяли ли модель на носителях других языков. Количественной точности тоже не приведено, так что оценить практическую пригодность пока нельзя.
«Мы видим огромную предсказательную ценность, всего по четырём минутам очень простых записей речи.»
— Агустин Ибаньес, нейробиолог, Университет Адольфо Ибаньеса, соавтор исследования