筋萎縮性側索硬化症スペクトラム障害における自然音声の自動解析

Automated Analysis of Natural Speech in Amyotrophic Lateral Sclerosis Spectrum Disorders.

• Naomi Nevler
• Sharon Ash
• Corey McMillan
• Lauren Elman
• Leo McCluskey
• David J Irwin
• Sunghye Cho
• Mark Liberman
• Murray Grossman

抄録

目的:

我々は、発話を分析するための自動化された方法を導入し、筋萎縮性側索硬化症（ALS）患者において認知的要因と運動的要因が部分的に異なる方法で韻律を損なうという仮説を評価した。

OBJECTIVE: We implemented automated methods to analyze speech and evaluate the hypothesis that cognitive and motor factors impair prosody in partially distinct ways in patients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS).

方法:

ALS患者67人（運動性ALS44人、ALS前頭側頭側頭変性症（ALS-FTD）23人）、健常対照群33人、行動変型FTD（n=90人）と非流暢/作文性原発性進行性失語症（n=23人）を有する神経変性基準群を含む213人の参加者を募集した。画像記述から得られたデジタル化された半構造化された音声サンプルは、音声活動検出器で自動的にセグメント化され、連続音声セグメントはピッチトラックされ、音声と無音の一時停止セグメントの持続時間測定値が抽出された。音響指標は、基本周波数（f0）の範囲、平均発話時間と無音休止区間の持続時間、全発話時間、休止率（発話1分あたりの休止回数）を含めて計算されました。グループ比較では、音響測定のパフォーマンスを認知および運動障害の臨床尺度と関連させ、ALSおよびALS-FTDにおけるMRIによる皮質の菲薄化を検討した。

METHODS: We recruited 213 participants, including 67 with ALS (44 with motor ALS, 23 with ALS-frontotemporal degeneration (ALS-FTD)), 33 healthy controls, and neurodegenerative reference groups with behavioral variant FTD (n=90) and non-fluent/agrammatic primary progressive aphasia (n=23). Digitized, semi-structured speech samples obtained from picture descriptions were automatically segmented with a speech activity detector, continuous speech segments were pitch-tracked, and duration measures for speech and silent pause segments were extracted. Acoustic measures were calculated, including fundamental frequency (f0) range, mean speech and pause segment durations, total speech duration and pause rate (pause count per minute of speech). Group comparisons related performance on acoustic measures to clinical scales of cognitive and motor impairments and explored MRI cortical thinning in ALS and ALS-FTD.

結果:

f0の範囲はALSスペクトラム障害で有意に障害され、大脳皮質運動障害と関連しており、回帰分析では一次運動野およびシルヴィア周辺領域の皮質厚さと関連していた。発話障害と一時停止の持続時間はALSスペクトラム障害の認知障害の程度と関連しており、持続時間の測定は両側前頭前部のオペルカと左前島皮質と関連していた。

RESULTS: f0 range was significantly impaired in ALS spectrum disorders and was related to bulbar motor disease, and regression analyses related this to cortical thickness in primary motor cortex and peri-Sylvian regions. Impaired speech and pause duration measures were related to the degree of cognitive impairment in ALS spectrum disorders, and regressions related duration measures to bilateral frontal opercula and left anterior insula.

結論:

筋萎縮性側索硬化症スペクトラム障害における自然音声の自動解析により、ALSスペクトラム障害における音声障害の運動と認知の要素が解離されることを明らかにした。

CONCLUSION: Automated analyses of acoustic speech properties dissociate motor and cognitive components of speech deficits in ALS spectrum disorders.

© 2020 American Academy of Neurology.