Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Hlas předpoví nemoc

Publikováno: Vesmír 95, 22, 2016/1

Volá o pomoc, ale ústa jako by jí slepil med. Neznámý na nic nečeká, bere její dceru za vlasy a táhne ji pryč. To v ní vzedmulo ohromnou sílu. Přiskakuje a jako smyslů zbavená mu zasazuje ránu pěstí do obličeje. Probouzí ji hlasité zasténání. Zamotaná do vlastní peřiny vidí na bradě svého manžela stékající potůček krve.

Spát v jedné posteli s člověkem, který trpí poruchou chování v REM fázi spánku, je o život. Sny plné neznámých útočníků ohrožují postižené i jejich blízké. Nemocní totiž ve snové fázi spánku nemají pohybový aparát zablokovaný, jak je to běžné u zdravých osob. Namísto toho údery pěstí či kopy nejen prožívají, ale i fyzicky vykonávají. Výsledkem jsou několikanásobně zlomená žebra partnerů, vyražené zuby, dokonce i zlomená spodina lebeční a proražená lebka. Takových lidí je u nás v současnosti 50 tisíc (více o nemoci: Vesmír 93, 201, 2014/4).

To, co na začátku vypadá jako pouhá obtíž při spánku, se během několika let v drtivé většině případů změní v těžké neurologické onemocnění. Do pěti let od prvních příznaků se u třetiny takto postižených rozvine mnohem závažnější Parkinsonova nemoc. Po deseti letech jí trpí už 76 procent a po čtrnácti letech od prvního pozorování spánkových poruch dokonce plných 91 procent pacientů.[1] Zatím je tento vývoj nezvratný, protože neexistuje lék, který by postup nemoci dokázal zastavit. Málo víme o příčinách vzniku Parkinsonovy nemoci. Dokážeme jen mírnit příznaky. Až ale budeme umět nemoc vyléčit, bude velmi důležité začít s terapií včas. Když totiž pacienti přicházejí s prvními příznaky v podobě poruch hybnosti, mívají už nenávratně zničeno značné množství příslušných mozkových buněk. I kdyby již byla léčba dostupná, bylo by na ni v takovém okamžiku pozdě. Proto vědci na celém světě už dnes věnují velkou pozornost hledání prvních příznaků. Potíž je v tom, že dnešní metody spolehlivého rozpoznání Parkinsonovy nemoci jsou většinou založeny na analýze klasických pohybových projevů nemoci, jako jsou: pohybová chudost (neschopnost postiženého udělat běžně dlouhý krok, pomalé pohyby, pomalý start pohybu), klidový třes končetin, zvýšená ztuhlost svalů a změněná řeč. Diagnostikovat dnes Parkinsonovu nemoc před objevením těchto příznaků nelze, snad s výjimkou jednofotonové emisní tomografie. Vzhledem k tomu, že se v ní pracuje s radioaktivním izotopem, který se váže na buňky produkující dopamin, nelze metodu využívat plošně k vyhledávání počínající Parkinsonovy nemoci. Pro diagnostické účely je přitom velmi žádoucí, aby spolehlivá předpověď přišla co nejdříve před propuknutím samotného onemocnění. Slibně se v tomto ohledu vyvíjí vědecký výzkum, jehož předběžné výsledky naznačují, že bychom mohli získat spolehlivé varování už řadu let před objevením hlavních příznaků nemoci.

Nová metoda

„Pa-ta-ka-pa-ta-ka…,“ line se staccato vyšetřovací místností Neurologické kliniky 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy. Slabiky vyslovuje celkem pohledná mladá žena. Určitě jí není více než čtyřicet. Má rodinu a bohatý život. Nechce se mi věřit, že za 10 až 15 let z ní bude pomalu se ploužící stín člověka, postiženého Parkinsonovou nemocí. Přemítám, kde se v jejím melodickém hlase skrývá známka budoucí nemoci, ale pro necvičené ucho je to k nepostřehnutí. Přesto v jejím hlase změny jsou a projevují se evidentně velmi brzy. Důvodem je fakt, že naši schopnost mluvit tvoří dokonalá souhra značného množství svalů s několika oblastmi mozku. Degenerativní změny na úrovni neuronů se proto projevují velmi brzy právě v řeči.

Českému vědeckému týmu Neurologické kliniky 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze ve spolupráci s Elektrotechnickou fakultou Českého vysokého učení technického se vloni poprvé podařilo prokázat (v mezinárodním odborném časopisu Sleep Medicine) [2], že lidé, trpící poruchou chování v REM spánku mají současně charakteristické poruchy řeči, které se později objevují u lidí postižených Parkinsonovou nemocí. Teď se vědci zaměřují na to, aby zjistili, jaké změny v hlasovém projevu jsou spolehlivým znakem velmi rané diagnózy a jak se tyto změny mění v čase. To by jim v případě úspěchu mělo umožnit s pomocí hlasu předpovědět, za jak dlouho nemoc propukne. Díky předchozím bohatým výzkumům jsou dnes schopni určit, kdy už řeč není zdravá a daný pacient je ve fázi před rozvinutím choroby.

„Zhluboka se nadechněte,“ instruuje ženu Jan Rusz z elektrotechnické fakulty ČVUT a zapíná záznam z ženina mikrofonu. „Teď řekněte co nejdelší hlásku ááá.“

Zdravý člověk dokáže tón udržet bez problémů nejméně 10 sekund, zpravidla ale i více než 20 sekund. Lidé postižení Parkinsonovou nemocí vydrží zpravidla méně než zdravý člověk ve srovnatelném věku, záznam jejich hlasu navíc bývá zastřený chrapotem, jeho kvalita je celkově zhoršená, tón kolísá. Žena, která nyní sedí na židli před Janem Ruszem, zatím vyslovuje čistě. Z toho, že své ááá skončila až po 17 sekundách, však ještě nelze nic vyčíst.

První studie

První, koho napadlo hledat souvislost řeči a neurologické nemoci, byl roku 1969 americký profesor Frederic L. Darley z americké Mayo Clinic. Vyšetřoval mnoho pacientů s různými typy neurologických poruch, přičemž si všiml, že lidé s určitou diagnózou mají i podobný způsob hlasového projevu. [3]

Pro nemocné Parkinsonovou nemocí je typický abnormálně tichý, nevýrazný, slabý hlas (hypofonie). Řeč ztrácí melodii, postižení lidé hovoří monotónně a nedokážou správně intonovat. Problémy mají také se správným vyslovením souhlásek i samohlásek. Hlas má celkově horší kvalitu, řeč je nesrozumitelná, utlumená (hypokinetická), pacient ztrácí sociální vazby. Naopak u Huntingtonovy choroby může být řeč spíše nadměrně hlasitá, vyrážená (hyperkinetická). Dochází k opačnému jevu – pacienti nedokážou udržet důraz a mají tendenci jej zvyšovat až k velmi hlasité mluvě.

Darley si tedy už koncem šedesátých let uvědomil souvislost typu řeči s oblastí v mozku, která je danou nemocí postižena, a vyslovil domněnku, že v budoucnu by bylo možno řeč využít pro diferenciální diagnostiku – určení druhu pacientova onemocnění. V pilotní studii z počátku sedmdesátých let prokázal, že řeč lze posuzovat kvantitativně. Popsal v ní cca 40 měřitelných dimenzí, které každá neurodegenerativní nemoc narušuje. Kupř. typická Parkinsonova nemoc se projevuje změnami v nejméně 9 dimenzích. Příznaky jsou přitom u každého trochu jiné. Někdo může primárně mluvit tiše, zatímco pro jiného je charakteristickým znakem monotónní hlas nebo kupř. problém s kvalitou hlasu. S tím, jak nemoc nabývá na síle, se postupně příznaky zhoršují.

To je také důvod, proč Jan Rusz požaduje po 150 účastnících studie co nejrychlejší souvislé opakování slabik „pa-ta-ka“. Parkinsonik sekvenci nedokáže vyslovit rychle s dostatečnou přesností, neboť má narušeny svaly mluvidel. Blížící se onemocnění proto může prozradit už to, že vyslovování této sekvence se zpomalí, což se zjišťuje při digitální analýze záznamu. Měří se například tiché mezery mezi jednotlivými slabikami nebo počet slabik v jedné sekundě daného úseku nahrávky. Z analýz vyplývá, že nemocný člověk mívá ke konci sekvence tendenci ke zrychlování a při vyslovování slabik se zakoktává.

Sazenička

Jak vlastně vypadá rozdíl mezi řečí zdravého člověka a parkinsonika? Mohli bychom kupř. studovat projevy německého diktátora Adolfa Hitlera, jehož filmové záznamy z konce druhé světové války jsou dnes pro některé odborníky důkazem toho, že trpěl Parkinsonovu nemocí. Hitlerovy slovní projevy z té doby však neexistují, neboť v závěru války veřejně nevystupoval. Není proto co porovnávat.

Ve světě již vědci spustili pilotní studie, v nichž porovnávají nahrávky herců v rozmezí 20 let. Mnoho badatelů zkoumá nahrávky hlasu královny Alžběty II. Výzkum však komplikuje fakt, že záznamy vznikaly prostřednictvím odlišných typů mikrofonů. Ruszův tým má proto standardizovaný mikrofon i text, který dává všem účastníkům studie číst. Slouží mu k tomu pasáž z knihy O lidech spisovatele Karla Čapka, která názorně ukazuje rozdíly mezi zkoumanými lidmi. Zatímco zdravý člověk čte: „Když člověk poprvé vsadí do země sazeničku, chodí se na ni dívat třikrát denně…,“ zní stejná pasáž v podání jednoho konkrétního těžkého parkinsonika: „Dí-dže-ve sa-dí ee čchon-sendívat tři krt d-n…“

Ještě větší vypovídací hodnotu má – jak ukázalo mnoho předchozích studií – monolog na libovolné téma. Někteří lidé vyprávějí pohádku, jiní popisují cestu, kterou přijeli na kliniku nebo svůj koníček. Není rozhodující co, ale jak to říkají. Zatímco parkinsonik někdy dokáže psaný text přečíst poměrně nahlas, u monologů hlasitost řeči podvědomě sníží. Při spontánní řeči totiž pacient musí rozmýšlet nad tím, co říká, vyslovování je pro něj proto podstatně složitější. Mozek je přetížen, zaměstnán vytvářením logického vztahu slov, ale už mu může unikat forma. Známky Parkinsonovy nemoci se proto projeví silněji.

Významné zpřesnění

Ačkoliv výzkumy vztahu řeči a neurologické nemoci začaly už v sedmdesátých letech, do začátku 21. století měly zásadní problém: byly omezeny na poslechové testy. Jejich potíží je, že v raných stadiích rozvoje Parkinsonovy nemoci řeč ještě není tak narušena, aby bylo možno poslechem zachytit signály změn. V pozdějších fázích zase přichází jiný problém. Porucha řeči se skládá ze spousty narušených dimenzí, proto jsou slabší příznaky, jež už v řeči nejsou dominantní, zakryty příznaky silnějšími. Rovněž ty nedokážeme poslechově rozeznat.

Další nevýhoda: aby byly poslechové testy objektivní, jsou založeny na spoustě mluvčích. Aby nedošlo k subjektivnímu ovlivnění, potřebují vědci co nejvíce nezávislých posuzovatelů (třeba i 30), hodnotících kvalitu řeči jen hrubou škálou – například nula pro zdravou řeč, čtyři pro řeč silně narušenou.

Změnu přineslo až posledních 15 let. Výpočetní technika umožňuje řeč analyzovat matematickými metodami. Škála hodnocení tak může být podstatně jemnější a zachycuje i velmi malé změny. Tým Jana Rusze je tak už dnes schopen s pomocí matematické analýzy objektivně měřit cca 15 ze 40 řečových dimenzí. Díky dlouhodobému sledování Parkinsonovy nemoci přitom umíme určit hranici, do níž je změna dimenze ještě projevem zdravého člověka a od kdy už je dimenze změněna v souvislosti s nemocí. Po nastavení hranice mezi zdravím a nemocí je tedy možno snadno spočítat množství narušených dimenzí. Právě už u pacientů se spánkovými problémy vědci zjistili, že počet narušených dimenzí je větší než u zdravé populace. Abychom byli konkrétní, tým zkoumal skupinu 16 zdravých osob a zjistil, že nikdo z nich nemá více než dvě narušené dimenze. Naopak ve stejně početné skupině nemocných bylo plných 14 lidí, kteří měli narušeno dvě a více dimenzí.

Jak toho využít

Bude ještě zapotřebí odstranit individuální rozdíly. Hlas jednoho člověka se mění i v průběhu dne. Ranní hlas, večerní, ovlivnění únavou, léky (antidepresiva) atd. Jeden z typických příznaků, který se velmi podobá řeči u Parkinsonovy nemoci, je zhoršení řeči v rámci deprese. K výsledku – předpovídání nemoci hlasem – tedy povede ještě dlouhá cesta, ale pokud se podaří, „bude to znamenat, že na samotné vyhledávání osob v riziku rozvoje Parkinsonovy nemoci nebudou zapotřebí experti, jen stroje,“ myslí si Jan Rusz, podle kterého pak bude výsledek analýzy dostupný ošetřujícímu lékaři i samotnému pacientovi. Ten pak na doporučení lékaře může absolvovat diagnostická vyšetření založená na standardních klinických metodách, která rozvoj Parkinsonovy nemoci potvrdí, nebo vyvrátí. Metoda by se podle Rusze dala do budoucna využít také na monitorování vývoje nemoci. Mohli bychom jí sledovat, zda se pacient ve svém stavu zhoršil, nebo zlepšil, neboť změny bývají, v závislosti na léčbě, nárazové.

Popsané analýzy hlasu by rovněž mohly nalézt uplatnění při samotných operacích, jež se dnes používají pro zásadní zlepšení kvality života pacientů s Parkinsonovou nemocí – hluboká mozková stimulace. Ta však narušuje citlivé oblasti v mozku, důsledkem čehož může být i výrazné zhoršení řeči pacientů. Operatér by tak mohl přímo při zákroku s pomocí analýzy hlasu lépe hledat místo, kam umístí stimulační elektrodu tak, aby řeč ovlivnil co nejméně. Rovněž by mohl získat informace k nalezení optimálních parametrů stimulace. Vědci se domnívají, že by se tím mohl zlepšit vliv léčby na řeč a pohyby pacienta.

Dnes diagnostiku nelze udělat pouze na základě řeči. Analýzu řeči doprovází řada standardních neurologických vyšetření, která míru spolehlivosti diagnózy zvyšují. Rusz se svým týmem jdou proto v představách ještě dále. Snaží se objektivizovat analýzu a plně zautomatizovat vyhodnocení tak, aby do něj nemusel zasahovat člověk. Pak by stačilo vytvořit jednoduchou aplikaci např. v mobilním telefonu. Ten by nahrávku poslal na server, který by vyhodnocení záznamů odeslal přímo odbornému neurologovi, u něhož je pacient registrován. Přispět k tomuto výsledku může i fakt, že je o výzkum mimořádný mezinárodní zájem. V současnosti proto mají vědci zažádáno u nadace Michael J. Fox Foundation o prostředky na širokou studii, která by se konala současně v Kanadě, USA, Německu, Rakousku, Francii, Itálii a Česku.

Skutečně zajímavá začne být popsaná metoda ale až s objevem, jak Parkinsonovu nemoc vyléčit. Tehdy bude záležet přežití pacienta, resp. kvalita jeho života, na včasném rozpoznání nemoci. Možná že pak někoho napadne umístit rozpoznávací algoritmus přímo na telefonní ústředny a rozesílat pozvánky k lékaři s pravidelným vyúčtováním hlasových služeb. A jedno známé české úsloví bude možno změnit na: Řekni cokoli, a já ti řeknu, za jak dlouho onemocníš.

Literatura

[1] Iranzo A., Fernandez-Arcos A., Tolosa E. et al.: Neurodegenerative disorder risk in idiopathic REM sleep behaviour disorder: study in 174 patients. Plos One 9, e89741, 2014.

[2] Rusz J., Hlavnička J., Tykalová T., Bušková J., Ulmanová O., Růžička E., Šonka K.: Quantitative assessment of motor speech abnormalities in idiopathic REM sleep behaviour disorder. Sleep Med., in press, 2015.

[3] Darley F. L., Aronson A. E., Brown J. R.: Differential diagnostic patterns of dysarthria. J. Speech Hear Res. 12, 246–269, 1969.

Parkinsonova nemoc

je sice neurodegenerativní onemocnění staršího věku, může však výjimečně postihnout i třicátníky. Nemoc je v současnosti nevyléčitelná, lze však její příznaky potlačovat podáváním léků ovlivňujících přenos dopaminu mezi neurony. V české populaci má Parkinsonovu nemoc 10 až 20 tisíc lidí. Příčiny Parkinsonovy nemoci se zatím nepodařilo plně objasnit. V podezření jsou tři mechanismy: oxidační stres, toxiny a železo, hromaděné v nervové soustavě. V mozcích postižených osob je přítomen patologicky změněný α-synuklein, který vytváří uvnitř neuronů Lewyho tělíska a vyvolává buněčnou smrt. Tento mechanismus se mozkem šíří od nejhlubších struktur do horních částí mozkového kmene, kde leží takzvaná černá substance (substantia nigra), část mozku produkující dopamin – látku zajišťující komunikaci mezi nervovými buňkami. Odhaduje se, že proces trvá 10 i více let. Nemoc se plně rozvine až při zasažení černé substance, v níž dochází k masivnímu úbytku nervových buněk (až 70 %), přičemž je pro ni charakteristická pravo-levá asymetričnost (jedna ze dvou oblastí černé substance ve středním mozku je více zasažena než druhá), čemuž odpovídá i asymetrický rozvoj pohybových příznaků nemoci.

Soubory

článek ve formátu pdf: V201601_022-025.pdf (547 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky