Tu voz importa: Uso del habla para monitorizar la enfermedad de Huntington

La progresión de la enfermedad de Huntington (EH) se monitoriza actualmente, principalmente, mediante pruebas puntuadas por médicos, neuroimagen y mediciones realizadas en sangre o líquido cefalorraquídeo. Pero un grupo de investigadores de Francia ha desarrollado recientemente un dispositivo automatizado que puede estimar cómo progresa la EH, analizando el habla de una persona mientras realiza una sencilla tarea de conteo.

Sorprendentemente, las mediciones de la producción del habla podrían predecir con precisión los resultados de las evaluaciones clínicas en personas con EH y rastrear con éxito los cambios a lo largo del tiempo. Estos hallazgos demuestran que el análisis de la voz podría representar una herramienta prometedora, no invasiva y real para el seguimiento de la progresión de la enfermedad. Herramientas como estas podrían algún día permitir a las personas con EH monitorizar su condición usando un teléfono inteligente, reduciendo la necesidad de viajes frecuentes a la clínica, disminuyendo los costes de atención médica y ayudando a los médicos a proporcionar una atención más personalizada.

La voz de cada persona es única

Nuestra voz es un rasgo individual: no hay dos personas que suenen exactamente igual. Algunas voces son muy reconocibles. Los lectores que provengan de una época anterior a los teléfonos móviles y al identificador de llamadas recordarán descolgar un teléfono fijo e identificar la voz de un amigo al otro lado. Los lectores más jóvenes podrían reconocer a su actor favorito detrás de un personaje de dibujos animados, o los dulces tonos de Taylor Swift en la radio. Muchos factores hacen que la voz de cada individuo sea única. Estos incluyen la forma de las cuerdas vocales, el tamaño de la garganta, la boca, la lengua y las cavidades sinusales, y cómo el sonido rebota en la cabeza y el cuello de una persona. La forma en que hablas también se ve afectada por tu edad, salud, acento local y estilo personal de hablar.

¿Por qué los humanos podemos hablar, pero los animales no?

Me alegro de que lo preguntes. La voz humana, tal como la conocemos, es como un instrumento de viento, que se basa en tres cosas principales: sonido, resonancia y articulación. El sonido proviene de las cuerdas vocales. Tus cuerdas vocales son dos bandas flexibles en forma de V de tejido muscular y membranas mucosas dentro de la laringe, más conocida como la «caja de la voz», que se encuentra en la parte media del cuello. Durante la respiración normal, tus cuerdas vocales permanecen completamente abiertas para que el aire pueda pasar a tus pulmones. Pero cuando hablas, tu cerebro envía señales a los músculos de la caja de la voz para que cierren las cuerdas, lo que hace que vibren y, de este modo, se creen las ondas sonoras de tu voz. Estos sonidos son modificados por los resonadores, la garganta, la cavidad bucal y las fosas nasales, que producen la voz reconocible de una persona. Finalmente, la lengua, el paladar blando y los labios se consideran articuladores que modifican el sonido vocalizado y son importantes para articular vocales frente a consonantes.

Los mamíferos, reptiles e incluso anfibios tienen una anatomía de las cuerdas vocales similar a la de los humanos. Estos animales se comunican entre sí utilizando ruidos y sonidos, como ladridos, rugidos o chillidos, pero solo los humanos pueden pronunciar palabras. Esto se debe al control neural directo de la caja de la voz, la lengua y los labios, y a las áreas corticales especializadas en el cerebro que permiten un control consciente sobre nuestros sonidos, en lugar de ruidos instintivos. Los investigadores estudian estas conexiones neuronales para comprender cómo el cerebro controla el habla y el lenguaje, y cómo puede fallar en estados de enfermedad.

Complicaciones del habla en la EH

Hablar implica complejas habilidades motoras, control cognitivo y planificación a múltiples niveles, por lo que probablemente no sea sorprendente que las dificultades del habla se hayan documentado en personas con EH sintomática durante décadas. Estudios anteriores mostraron que las personas con EH tenían tasas de habla más lentas, tardaban más en decir palabras y producían mayores silencios entre y dentro de las palabras, en comparación con los controles sanos. Los cambios específicos también incluyen un aumento del tono o la aspereza de la voz y una reducción de la coordinación de la lengua y los labios, lo que dificulta la articulación de las palabras. Curiosamente, algunos informes también han sugerido que los déficits del habla pueden preceder al inicio de los primeros síntomas motores manifiestos. Por lo tanto, se cree que el seguimiento de los cambios en el habla puede ser un marcador valioso del inicio y la progresión de la enfermedad.

Tu voz como biomarcadorbiomarcador un ensayo de cualquier tipo, incluyendo análisis de sangre, ensayos de capacidad intelectual o escáner cerebral, que permite medir o predecir la progresión de una enfermedad como la EH. Los biomarcadores pueden hacer más fiables y rápidos los ensayos clínicos de nuevos fármacos.

Un «biomarcadorbiomarcador un ensayo de cualquier tipo, incluyendo análisis de sangre, ensayos de capacidad intelectual o escáner cerebral, que permite medir o predecir la progresión de una enfermedad como la EH. Los biomarcadores pueden hacer más fiables y rápidos los ensayos clínicos de nuevos fármacos.», o marcador biológico, se define formalmente como una característica que se cuantifica y evalúa objetivamente como un indicador de un proceso biológico normal, un estado de enfermedad o una respuesta a una intervención. En pocas palabras, es algo que se puede medir de forma tangible y que proporciona información sobre lo que está sucediendo dentro del cuerpo debido a una enfermedad o en respuesta a un tratamiento. Los biomarcadores desempeñan un papel crucial en múltiples aspectos de la atención de la EH y el desarrollo de fármacos. Es importante destacar que pueden usarse para evaluar el inicio de la enfermedad, monitorizar su progresión o determinar la eficaciaeficacia Una medida de si un tratamiento funciona o no de una nueva terapia. Actualmente, los biomarcadores más comunes para la EH incluyen proteínas que se pueden medir en el líquido cefalorraquídeo (es decir, neurofilamento ligero [NfL] y proteína huntingtinaProteína huntingtina Proteína producida por el gen de la EH [HTTHTT Abreviación del gen que causa la enfermedad de Huntington. Al gen también se le llama EH e IT-15]), o biomarcadores de imagen cerebral (como la resonancia magnéticaResonancia magnética Técnica que utiliza campos magnéticos potentes para producir imágenes detalladas del cerebro humano y animal. [RM]) que determinan el volumen cerebral.

Pero en lugar de punciones lumbares invasivas o neuroimágenes costosas, ¿no sería genial tener una forma fácil y no invasiva de rastrear los síntomas de la enfermedad o cómo funciona un medicamento de ensayo clínicoEnsayo clínico Experimentos muy bien planeados diseñados para responder determinadas preguntas sobre cómo afecta un fármaco a humanos, de forma regular y potencialmente remota? ¡Estudios recientes sugieren que esto puede ser posible!

Predicción de puntuaciones clínicas con una breve prueba del habla

Una visita estándar a un neurólogo para alguien con EH implicará una amplia gama de evaluaciones del rendimiento motor, cognitivo y funcional. A partir de estas puntuaciones clínicas, los médicos han desarrollado la Escala Unificada de Calificación de la Enfermedad de Huntington (cUHDRS) compuesta, que combina características de los síntomas motores, cognitivos y funcionales en una sola unidad. La cUHDRS es una forma ampliamente aceptada de rastrear la progresión de la EH y se usa comúnmente como un punto final en los ensayos clínicos de EH. Pero como con cualquier prueba para rastrear la EH, hay inconvenientes: esta evaluación a menudo se realiza solo una vez al año, no está diseñada para capturar cambios de manera muy sensible y los resultados pueden diferir según quién la realice. La EH, después de todo, es tremendamente compleja.

En estudios de vanguardia publicados en 2022, un equipo dirigido por Anne-Catherine Bachoud-Lévi reclutó a 181 portadores del gen de la EH de tres cohortes prospectivas francesas para proporcionar grabaciones de voz simples. Estas grabaciones implicaban contar los números del 1 al 20 hacia adelante y luego hacia atrás en menos de 45 segundos. Contar hacia atrás es en realidad mucho más difícil e implica más memoria de trabajo, concentración y atención, por lo que esta fue una adición importante al estudio. Los resultados mostraron que ciertas características del habla podían predecir los principales síntomas clínicos medidos por la cUHDRS. Además, los datos de imágenes de RM mostraron que el deterioro del habla parecía estar relacionado con el daño al estriado, la parte del cerebro más afectada por la EH.

Lo que mostró el nuevo estudio

Basándose en este estudio anterior, el equipo de Bachoud-Lévi desarrolló recientemente una herramienta llamada xHD-Vox (x de eXplicable, HD de enfermedad de Huntington y Vox de voz) para rastrear y analizar grabaciones de voz. Primero automatizaron las grabaciones de voz utilizando «Whisper», un sistema automático de reconocimiento de voz, sí, inteligencia artificial (IA). Whisper fue creado por OpenAI, la misma compañía que desarrolló ChatGPT.

Como cualquier herramienta basada en IA, xHD-Vox tuvo que ser programada y entrenada con datos e instrucciones humanas. En este caso, logopedas habían escuchado grabaciones de voz de personas con EH contando del 1 al 20 hacia adelante y hacia atrás, marcando o etiquetando manualmente las características de su habla y sonidos. El equipo de Bachoud-Lévi utilizó estos datos para entrenar a xHD-Vox para identificar y categorizar las características del habla, y xHD-Vox extrajo un conjunto de características importantes. Esto incluyó déficits en la articulación y el sonido, cambios en el ritmo y la velocidad del conteo, así como pausas, la adición de sonidos extra y errores en la secuencia de los números. Así que, básicamente, estaban enseñando al dispositivo informático a calificar y evaluar las grabaciones del habla de los pacientes, sin necesidad de un evaluador humano.

Los autores demostraron entonces que las características vocales calificadas por ordenador estaban fuertemente correlacionadas con el rendimiento en las pruebas clínicas, en particular, el estándar de oro cUHDRS, convirtiéndolo esencialmente en un «biomarcadorbiomarcador un ensayo de cualquier tipo, incluyendo análisis de sangre, ensayos de capacidad intelectual o escáner cerebral, que permite medir o predecir la progresión de una enfermedad como la EH. Los biomarcadores pueden hacer más fiables y rápidos los ensayos clínicos de nuevos fármacos.» digital. Este fue un paso crucial, ya que dio a los autores más confianza en que esta prueba de voz reflejaba con precisión la biología subyacente de la EH.

En la siguiente parte del estudio, los investigadores probaron qué tan bien xHD-Vox podía rastrear la progresión de la EH durante un período de 2 años. Lo que encontraron fue que xHD-Vox podía predecir el declive de los síntomas de la EH de una manera similar a lo que los médicos podían predecir usando las puntuaciones clínicas. Una parte muy emocionante de este estudio es que su modelo se puede implementar en aplicaciones móviles que podrían usarse en el teléfono inteligente de una persona para la monitorización remota de su propia voz a lo largo del tiempo.

¿Cuáles son los próximos pasos?

El uso de la inteligencia artificial de esta manera es innovador. Sin embargo, xHD-Vox aún no está lista para su uso generalizado. Antes de que pueda considerarse para un uso a gran escala, será importante probar xHD-Vox en poblaciones adicionales de personas con EH y probar grabaciones de voz del mundo real utilizando teléfonos móviles. Con esto en mente, los investigadores ya han desarrollado un prototipo de Android de xHD-Vox para explorar su potencial de implementación móvil y monitorización remota. Esto no es algo que encontrarás en tu tienda de aplicaciones, pero actualmente se está probando experimentalmente.

Además, este dispositivo debe probarse en otros idiomas, además del inglés. Un biomarcadorbiomarcador un ensayo de cualquier tipo, incluyendo análisis de sangre, ensayos de capacidad intelectual o escáner cerebral, que permite medir o predecir la progresión de una enfermedad como la EH. Los biomarcadores pueden hacer más fiables y rápidos los ensayos clínicos de nuevos fármacos. verdaderamente eficaz debe ser globalmente accesible. Solo ha habido un estudio multilingüe de análisis de voz en la EH (Fahed et al.) que se centró en tareas de lectura, y este estudio mostró que las características de lectura dependían del idioma. Con Whisper compatible con 96 idiomas, los investigadores creen que adaptar xHD-Vox a un nuevo idioma sería fácil y eficiente porque implica contar números en lugar de leer palabras.

No obstante, este trabajo representa un importante paso adelante en la telemedicina para la monitorización de la EH, con el potencial de detectar la progresión de la enfermedad. Esto podría ser especialmente importante en regiones con acceso médico limitado o comunidades rurales.

Resumen:

• El habla humana depende de una coordinación precisa entre el cerebro, las cuerdas vocales, la lengua y los labios.
• Los científicos estudian estas conexiones para comprender cómo el cerebro produce el habla y cómo este proceso cambia en enfermedades como la EH.
• Las personas con EH pueden hablar más despacio, hacer más pausas o tener dificultades para coordinar los sonidos necesarios para un habla clara.
• Los investigadores desarrollaron xHD-Vox, una herramienta impulsada por IA que analiza el habla durante una sencilla tarea de conteo.
• Las características del habla medidas por xHD-Vox reflejaron las evaluaciones clínicas y rastrearon los cambios en la EH durante dos años.
• Con más pruebas, el análisis de voz podría ofrecer una forma sencilla y no invasiva de monitorizar la EH de forma remota.