Zvuky vlastního těla odhalí Alzheimerovu a Parkinsonovu chorobu dříve, než se objeví první příznaky

Alzheimerova a Parkinsonova choroba jsou často diagnostikovány až v pokročilém stadiu, kdy jsou symptomy již zřetelné. Včasná diagnóza je přitom klíčová pro zpomalení progrese těchto onemocnění, neboť některé léčby jsou účinnější, pokud jsou podány v raných fázích.

Alzheimerova a Parkinsonova choroba jsou často diagnostikovány až v pokročilém stadiu, kdy jsou symptomy již zřetelné. Včasná diagnóza je přitom klíčová pro zpomalení progrese těchto onemocnění, neboť některé léčby jsou účinnější, pokud jsou podány v raných fázích. Současná situace je částečně důsledkem nenápadných a proměnlivých časných příznaků, ale také toho, že klinická praxe se stále zaměřuje převážně na viditelné a pokročilé symptomy.

Výzkumníci z École de technologie supérieure (ÉTS) se zaměřují na využití nositelných senzorů, zejména těch do ucha, k zachycení a analýze fyziologických a behaviorálních zdravotních signálů. Cílem je vyvinout nástroje pro nepřetržité, neinvazivní a personalizované sledování zdraví, které umožní dřívější detekci neurodegenerativních onemocnění. Nositelná technologie hraje v neuropsychologii klíčovou roli, neboť umožňuje shromažďovat mnohem více informací než tradiční klinické pozorování. Díky senzorům a pokročilým algoritmům je možné objektivně měřit jemné markery související s kognitivními a emocionálními funkcemi v reálném čase, což vede k přesnějším a personalizovanějším klinickým postupům.

Pro včasnou detekci těchto nemocí se zkoumá inovativní přístup: analýza akustických signálů, které tělo vydává. Když je ucho zablokováno zařízením do ucha, určité vnitřní zvuky – srdeční tep, dýchání, polykání, řeč a dokonce i mrkání – jsou zesíleny v nižších frekvencích. Tento jev, známý jako okluzní efekt, lze využít pomocí miniaturního mikrofonu, který tyto zvuky zachycuje jako jemné signály. Mnoho z těchto signálů je relevantních, protože jsou ovlivněny již v nejranějších fázích neurodegenerativních onemocnění, ale často zůstávají příliš jemné na klinickou detekci. Například poměr nádechu a výdechu u lidí s Parkinsonovou chorobou nebo interakce mezi dýcháním a polykáním se mění velmi brzy, dlouho předtím, než se příznaky stanou dostatečně závažnými, aby byly zaznamenány. Podobně pohyby očí pacientů s Alzheimerovou chorobou, zejména sakády, by mohly být zachyceny pomocí mikrofonu v uchu a poskytnout cenné informace o progresi nemoci.

Zařízení, které vědci používají, bylo vyvinuto v rámci průmyslové výzkumné katedry ÉTS-EERS pro technologie do uší. Skládá se ze sluchátka vybaveného dvěma mikrofony a miniaturním reproduktorem. Mikrofon umístěný uvnitř zvukovodu zachycuje zvuky generované tělem. Externí mikrofon a reproduktor (umístěný uvnitř) slouží k přenosu vnějších zvuků, aby se snížilo nepohodlí způsobené okluzním efektem. Jednou z hlavních technických výzev je oddělení různých tělesných signálů, které jsou zachycovány současně. Vědci zkoumají několik způsobů, jak tyto překrývající se signály rozplést, včetně strojového učení a algoritmů pro oddělení zvukových zdrojů. Testují také doplňkové technologie, jako je fotopletysmografie, která měří změny průtoku krve pro extrakci srdečních tepů. Tyto signály, jako je srdeční frekvence a její deriváty, jsou zajímavé, protože nabízejí lepší pochopení emocionálního stavu člověka.