A Tua Voz Importa: Usar a Fala para Monitorizar a Doença de Huntington

A progressão da doença na DH é atualmente monitorizada principalmente através de testes pontuados por clínicos, neuroimagem e medições feitas no sangue ou no líquido espinal. Mas um grupo de investigadores de França desenvolveu recentemente um dispositivo automatizado que pode estimar como a DH está a progredir, analisando a fala de uma pessoa enquanto realiza uma tarefa simples de contagem.

Notavelmente, as medições da produção da fala conseguiram prever com precisão os resultados de avaliações clínicas em pessoas com DH e acompanhar com sucesso as alterações ao longo do tempo. Estas descobertas demonstram que a análise da voz pode representar uma ferramenta promissora, não invasiva e do mundo real para acompanhar a progressão da doença. Ferramentas como estas poderão um dia tornar possível que pessoas com DH monitorizem a sua condição usando um smartphone, reduzindo a necessidade de idas frequentes à clínica, baixando os custos de saúde e ajudando os médicos a fornecer cuidados mais personalizados.

A voz de cada pessoa é única

A nossa voz é uma característica individual – não há duas pessoas que soem exatamente iguais. Algumas vozes são altamente reconhecíveis. Leitores provenientes de uma era anterior aos telemóveis e ao identificador de chamadas recordar-se-ão de atender um telefone fixo e identificar a voz de um amigo do outro lado. Leitores mais jovens poderão reconhecer o seu ator favorito por trás de uma personagem de desenhos animados, ou os tons melodiosos de Taylor Swift na rádio. Muitos fatores tornam a voz de cada indivíduo única. Estes incluem a forma das cordas vocais, o tamanho da garganta, boca, língua e cavidades sinusais e como o som ressoa na cabeça e pescoço de um indivíduo. A forma como falas também é afetada pela tua idade, saúde, sotaque local e estilo pessoal de falar.

Porque é que os humanos conseguem falar, mas os animais não?

Ainda bem que perguntaste. A voz humana, tal como a conhecemos, é como um instrumento de sopro, dependendo de três coisas principais: som, ressonância e articulação. O som vem das cordas vocais. As tuas cordas vocais são duas bandas flexíveis de tecido muscular e membranas mucosas em forma de V dentro da laringe, mais conhecida como a “caixa vocal”, que está localizada no meio do teu pescoço. Durante a respiração normal, as tuas cordas vocais permanecem completamente abertas para que o ar possa passar para os teus pulmões. Mas quando falas, o teu cérebro sinaliza os músculos da caixa vocal para puxar as cordas e fechá-las, fazendo com que vibrem e criando assim as ondas sonoras da tua voz. Estes sons são modificados por ressonadores, a garganta, cavidade bucal e passagens nasais, que produzem a voz reconhecível de uma pessoa. Finalmente, a língua, palato mole e lábios são considerados articuladores que modificam o som vocalizado e são importantes para articular vogais versus consoantes.

Mamíferos, répteis e até anfíbios têm uma anatomia das cordas vocais semelhante à dos humanos. Estes animais comunicam uns com os outros usando ruídos e sons, como latidos, rugidos ou guinchos, mas apenas os humanos conseguem falar palavras. Isto deve-se ao controlo neural direto da caixa vocal, língua e lábios e áreas corticais especializadas no cérebro que permitem o controlo consciente sobre os nossos sons, em vez de ruídos instintivos. Os investigadores estudam estas conexões neuronais para compreender como o cérebro controla a fala e a linguagem, e como pode falhar em estados de doença.

Complicações da fala na DH

Falar envolve capacidades motoras complexas, controlo cognitivo e planeamento a vários níveis, por isso provavelmente não é surpreendente que dificuldades de fala tenham sido documentadas em pessoas com DH sintomática há décadas. Estudos iniciais mostraram que indivíduos com DH tinham taxas de fala mais lentas, demoravam mais tempo a dizer palavras e produziam maiores silêncios entre e dentro das palavras, em comparação com controlos saudáveis. Alterações específicas também incluem aumento do tom ou aspereza da voz e coordenação reduzida da língua e lábios, tornando mais difícil articular palavras. Curiosamente, alguns relatórios também sugeriram que défices de fala podem preceder o início dos primeiros sintomas de movimento evidentes. Portanto, pensa-se que acompanhar alterações na fala pode ser um marcador valioso do início e progressão da doença.

A tua voz como biomarcadorbiomarcador qualquer tipo de teste – incluindo análises sanguíneas, testes de raciocínio e ressonâncias magnéticas ao cérebro – que consegue medir ou predizer a progressão de uma doença como a DH. Os biomarcadores poderão fazer com que os ensaios clínicos de novos fármacos sejam mais rápidos e confiáveis.

Um “biomarcadorbiomarcador qualquer tipo de teste – incluindo análises sanguíneas, testes de raciocínio e ressonâncias magnéticas ao cérebro – que consegue medir ou predizer a progressão de uma doença como a DH. Os biomarcadores poderão fazer com que os ensaios clínicos de novos fármacos sejam mais rápidos e confiáveis.”, ou marcador biológico, é formalmente definido como uma característica que é objetivamente quantificada e avaliada como um indicador de um processo biológico normal, estado de doença ou uma resposta a uma intervenção. Simplificando, é algo que podes medir de forma tangível que dá informação sobre o que está a acontecer dentro do corpo devido à doença ou em resposta a um tratamento. Os biomarcadores desempenham um papel crucial em múltiplos aspetos dos cuidados da DH e desenvolvimento de medicamentos. Importante, podem ser usados para avaliar o início da doença, monitorizar a progressão da doença ou determinar quão bem uma nova terapia pode estar a funcionar. Atualmente, os biomarcadores mais comuns para a DH incluem proteínas que podem ser medidas no líquido cefalorraquidiano (i.e. neurofilamento leve [NfLNfL biomarcador de saúde cerebral] e proteína huntingtinaproteína huntingtina A proteína produzida pelo gene da DH [HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15]), ou biomarcadores de imagem cerebral (como ressonância magnéticaRessonância magnética Uma técnica que utiliza campos magnéticos potentes para produzir imagens detalhadas do cérebro de humanos e animais vivos. [RM]) que determinam o volume cerebral.

Mas em vez de punções lombares invasivas ou neuroimagem dispendiosa, não seria ótimo ter uma forma fácil e não invasiva de acompanhar os sintomas da doença ou como um medicamento de ensaio clínicoEnsaio clínico Experiências, planeadas com todos os cuidados, que são desenhadas de forma a responder a questões específicas sobre como um fármaco afeta seres humanos. está a funcionar, de forma regular e potencialmente remota? Estudos recentes sugerem que isto pode ser possível!

Prever pontuações clínicas com um teste de fala curto

Uma visita padrão a um neurologista para alguém com DH envolverá uma ampla gama de avaliações de desempenho motor, cognitivo e funcional. A partir destas pontuações clínicas, os clínicos desenvolveram a Escala de Classificação Unificada da Doença de Huntington composta (cUHDRS), que combina características de sintomas motores, cognitivos e funcionais numa única unidade. A cUHDRS é uma forma amplamente aceite de acompanhar a progressão da DH e é comumente usada como endpointendpoint Um resultado ou medida específica que os investigadores utilizam para avaliar a eficácia ou a segurança de um tratamento. Os endpoints são predefinidos antes do início do ensaio e podem ser primários (o principal resultado que o ensaio foi concebido para avaliar, como a melhoria dos sintomas) ou secundários (resultados adicionais de interesse, como a qualidade de vida ou alterações nos biomarcadores). em ensaios clínicos de DH. Mas como qualquer teste para acompanhar a DH, há desvantagens: esta avaliação é frequentemente feita apenas uma vez por ano, não está desenhada para capturar mudanças de forma muito sensível, e os resultados podem diferir com base em quem a está a realizar. A DH, afinal, é tremendamente complexa.

Em estudos de ponta publicados em 2022, uma equipa liderada por Anne‑Catherine Bachoud‑Lévi recrutou 181 portadores do gene da DH de três coortes prospetivas francesas para fornecer gravações de fala simples. Estas gravações envolviam contar números de 1 a 20 para a frente e depois para trás em menos de 45 segundos. Contar para trás é na verdade muito mais difícil e envolve mais memória de trabalho, foco e atenção, por isso esta foi uma adição importante ao estudo. Os resultados mostraram que certas características da fala podiam prever os principais sintomas clínicos medidos pela cUHDRS. Além disso, dados de imagem por RM mostraram que a deterioração da fala parecia acompanhar danos no estriado, a parte do cérebro que é mais afetada pela DH.

O que o novo estudo mostrou

Baseando-se neste estudo anterior, a equipa de Bachoud‑Lévi desenvolveu recentemente uma ferramenta chamada xHD-Vox (x de eXplicável, HD de Huntington disease, e Vox de voz) para acompanhar e analisar gravações de voz. Primeiro automatizaram as gravações de fala usando “Whisper”, um sistema de reconhecimento automático de fala – sim, inteligência artificial (IA). O Whisper foi criado pela OpenAI, a mesma empresa que desenvolveu o ChatGPT.

Como qualquer ferramenta baseada em IA, o xHD-Vox teve de ser programado e treinado com dados e instruções humanas. Neste caso, patologistas da fala tinham ouvido gravações de voz de pessoas com DH a contar de 1 a 20 para a frente e para trás, marcando ou rotulando manualmente características da sua fala e sons. A equipa de Bachoud-Levi usou estes dados para treinar o xHD-Vox a identificar e categorizar características da fala, e o xHD-Vox extraiu um conjunto de características importantes. Isto incluiu défices na articulação e som, alterações no ritmo e velocidade da contagem, bem como pausas, a adição de sons extra e erros na sequência dos números. Basicamente, estavam a ensinar o dispositivo informático a classificar e avaliar as gravações de fala dos pacientes, sem a necessidade de um avaliador humano.

Os autores mostraram então que as características vocais classificadas pelo computador estavam fortemente correlacionadas com o desempenho em testes clínicos, em particular, o padrão-ouro cUHDRS, tornando-o essencialmente um “biomarcadorbiomarcador qualquer tipo de teste – incluindo análises sanguíneas, testes de raciocínio e ressonâncias magnéticas ao cérebro – que consegue medir ou predizer a progressão de uma doença como a DH. Os biomarcadores poderão fazer com que os ensaios clínicos de novos fármacos sejam mais rápidos e confiáveis.” digital. Este foi um passo crucial, pois deu aos autores mais confiança de que este teste de voz estava a refletir com precisão a biologia subjacente da DH.

Na parte seguinte do estudo, os investigadores testaram quão bem o xHD-Vox conseguia acompanhar a progressão da DH ao longo de um período de 2 anos. O que descobriram foi que o xHD-Vox conseguia prever o declínio nos sintomas da DH de forma semelhante ao que os clínicos conseguiam prever usando pontuações clínicas. Uma parte muito emocionante deste estudo é que o seu modelo pode ser implementado em aplicações móveis que poderiam ser usadas no smartphone de uma pessoa para monitorização remota da sua própria voz ao longo do tempo.

Quais são os próximos passos?

Usar inteligência artificial desta forma é revolucionário. No entanto, o xHD-Vox ainda não está pronto para uso generalizado. Antes de poder ser considerado para uso generalizado, será importante testar o xHD-Vox em populações adicionais de pessoas com DH e testar gravações de voz do mundo real usando telemóveis. Com isto em mente, os investigadores já desenvolveram um protótipo Android do xHD-Vox para explorar o seu potencial para implementação móvel e monitorização remota. Isto não é algo que vais encontrar na tua loja de aplicações, mas está atualmente a ser testado experimentalmente.

Adicionalmente, este dispositivo precisa de ser testado noutras línguas, além do inglês. Um biomarcadorbiomarcador qualquer tipo de teste – incluindo análises sanguíneas, testes de raciocínio e ressonâncias magnéticas ao cérebro – que consegue medir ou predizer a progressão de uma doença como a DH. Os biomarcadores poderão fazer com que os ensaios clínicos de novos fármacos sejam mais rápidos e confiáveis. verdadeiramente eficaz precisa de ser globalmente acessível. Houve apenas um estudo de análise de voz multilíngue na DH (Fahed et al) que se focou em tarefas de leitura, e este estudo mostrou que as características de leitura eram dependentes da língua. Com o Whisper a suportar 96 línguas, os investigadores acreditam que adaptar o xHD-Vox a uma nova língua seria fácil e eficiente porque envolve contar números versus ler palavras.

Ainda assim, este trabalho representa um passo importante em frente na telemedicina para monitorização da DH, com o potencial de detetar a progressão da doença. Isto poderia ser especialmente importante em regiões com acesso médico limitado ou comunidades rurais.

Resumo:

• A fala humana depende de coordenação precisa entre o cérebro, cordas vocais, língua e lábios.
• Os cientistas estudam estas conexões para compreender como o cérebro produz a fala—e como este processo muda em doenças como a DH.
• Pessoas com DH podem falar mais devagar, fazer pausas mais frequentes ou ter dificuldade em coordenar os sons necessários para uma fala clara.
• Os investigadores desenvolveram o xHD-Vox, uma ferramenta baseada em IA que analisa a fala durante uma tarefa simples de contagem.
• As características da fala medidas pelo xHD-Vox refletiram avaliações clínicas e acompanharam alterações na DH ao longo de dois anos.
• Com mais testes, a análise de voz poderá oferecer uma forma simples e não invasiva de monitorizar a DH remotamente.