Laulukuvion arviointi uutena avainna harvinaisten oireyhtymien tunnistamiseen (FONOTIPO)

Geneettisiä oireyhtymiä on tutkittu laajasti, ja lukuisat tutkimukset ovat mahdollistaneet niiden kliinisten ilmenemismuotojen, luonnonhistorian ja etiopatogeneettisten mekanismien paremman määrittelyn. Näissä monijärjestelmäolosuhteissa joitain olennaisia, mutta vielä tutkimattomia näkökohtia on selvitettävä, ja yksi näistä näkökohdista on laulutuotannon karakterisointi. Tähän mennessä yli 240 geneettisessä oireyhtymässä on erottuvia äänenlaadun poikkeavuuksia, jotka ovat tarpeeksi merkittäviä, jotta niitä voidaan pitää diagnostisina indikaattoreina. Downin oireyhtymiä, X-fragile-, Williams- ja velocardiofacial-oireyhtymiä lukuun ottamatta ei kuitenkaan ole suoritettu äänianalyysiin keskittyviä tieteellisiä tutkimuksia potilailla, joilla on geneettinen oireyhtymä, jotta äänen ominaisuuksista saataisiin täydellinen ja objektiivinen karakterisointi.

Kehittyneen ihmisen kuulolaitteiston ansiosta havaintoanalyysi on peruslähestymistapa äänenlaadun arvioinnissa. Äänenlaadun objektiivinen arviointi on kuitenkin ratkaisevan tärkeää, jotta voidaan minimoida havainto- ja siten yksilöllisestä analyysistä johtuvat virheet. Tällä hetkellä tutkijoiden eniten käyttämä työkalu on Praat, vaikka sen käyttö, koska se ei ole kovin intuitiivista, voi olla haastavaa niille, joilla on vähän tietokonekokemusta. Näin ollen oletusasetusten käyttö (aikuisten miesten ääni) voi antaa jonkin verran harhaanjohtavia tuloksia. Joidenkin edellä mainittujen ongelmien osittaiseksi ratkaisemiseksi on hiljattain kehitetty uusi käyttäjäystävällinen ohjelmisto nimeltä Biovoice. Viime aikoina on suunniteltu useita uusia mittausmenetelmiä äänen ominaisuuksien arvioimiseksi, jotka perustuvat pääasiassa epälineaaristen dynaamisten järjestelmien teoriaan. Tätä teoriaa tukevat laajat mallinnustutkimukset ja todisteet siitä, että äänentuotanto on erittäin epälineaarinen dynaaminen järjestelmä, jossa äänielimissä, lihaksissa ja hermoissa tapahtuvien muutosten aiheuttamat muutokset vaikuttavat koko järjestelmän dynamiikkaan. Näin ollen nämä muutokset voidaan havaita epälineaaristen aikasarjaanalyysityökalujen tai tekoälyyn perustuvien laskennallisten lähestymistapojen avulla. Tämä projekti lähtee pohdinnasta, että tietyt geneettiset poikkeavuudet, jotka aiheuttavat tietyn tunnistettavan fenotyypin, voivat myös johtaa tiettyyn äänifenotyyppiin tai pikemminkin "fonotyyppiin". Koska äänen arviointi perustuu ei-invasiivisiin ja helposti tehtäviin testeihin, äänen karakterisointi voisi olla informatiivinen työkalu diagnostisessa prosessissa ja auttaa sekä kliinisten kuvien vakavuuden määrittelyssä että genotyyppi/fenotyyppi-korrelaatioiden määrittämisessä. Lisäksi äänitutkimukset voisivat havaita ja seurata oireiden etenemistä tietyissä geneettisissä olosuhteissa, joille on usein ominaista regressiivinen suuntaus, kuten neuromuskulaarisissa tai metabolisissa oireyhtymissä. Muilla aloilla, kuten dysfoniassa ja Parkinsonin taudissa, jo otettua älypuhelinteknologiaa voidaan käyttää oireyhtymäpotilaiden äänitallenteiden keräämiseen ja se voi olla tärkeä työkalu tietokoneistetun arvioinnin toteuttamisessa. Toisin kuin useimmat älypuhelinpohjaiset puheanalyysityökalut, niin laboratoriossa kuin kotonakin kiinnitetään erityistä huomiota äänitallenteiden luotettavuuteen, mikä tehdään tiukan protokollan mukaan. Tämä mahdollistaa yhtenäiset ja luotettavat tiedot ja tulokset. Tekoälytekniikat ovat avainasemassa tutkittaessa äänen karakterisoinnin roolia geneettisten oireyhtymien diagnostisessa työssä. Lisäksi puheanalyysi voisi tukea puheterapian, huumehoidon ja muiden kuntoutusmenetelmien tehokkuuden arviointia.

Perustutkimuksen tavoite:

Tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on erilaisten äänifenotyyppien määrittely ja selitetyn päätöksenteon tukijärjestelmän (DSS) kehittäminen äänimallien automaattista havaitsemista varten suhteessa oireyhtymään, josta potilaat kärsivät.

Toissijainen:

1. Äänitallenteiden havainnollinen ja akustinen analyysi
2. Äänityskeräysjärjestelmän kehittäminen.

Osallistujamäärä: 500 (400 syndroomapotilasta plus 100 ei-oireyhtymää kontrollia sukupuolen ja iän mukaan).

Rekrytoidaan 400 eri oireyhtymistä kärsivää potilasta, vaikka tutkijat keskittyvät erityisesti Downin oireyhtymään, Noonan, Costello, Smith-Magenis, Cri du Chat, 22q11-deleetio, Williams, Crisponi, Rubinstein Taybi ja CHARGE analysoimaan heidän äänimallinsa ominaisuuksia. Listattujen sairauksien valintaa ohjaavat niiden yleisyys väestössä ja aiemmin raportoidut omituiset äänitavat. Rekrytoidut potilaat ovat niitä, joita seuraa säännöllisesti Rooman Agostino Gemellin IRCCS-yliopiston poliklinikkasäätiön harvinaisten sairauksien ja synnynnäisten vaurioiden keskus. Laboratoriossa syndroomapotilailta kerätyt äänitallenteet analysoidaan sekä havainnollisesti että objektiivisesti ja niitä verrataan iän ja sukupuolen mukaan verrokkiryhmään, joka koostuu ei-syndroomapotilaista.