在帕金森病的标志性症状（包括震颤和肌肉僵硬）出现之前，该疾病已表现出其他更为微妙的征兆。
这些征兆包括口腔发音和语言变化以及呼吸或吞咽困难。阿尔茨海默病患者也可能出现词汇量减少和重复特定词语的倾向。这些变化早在明显记忆丧失之前就已显现。
遗憾的是，诊断通常仅在观察到的变化足够显著、足以将患者与一般人群区分开来时才做出。
早期诊断的重要性
早期诊断是延缓这些疾病进展的关键因素。某些治疗方法在疾病极早期阶段使用效果更佳。然而不幸的是，诊断往往在症状变得明显后才进行，此时已为时过晚。
这一状况部分归因于疾病早期征兆的微妙性和变异性，同时也与临床实践仍主要依赖观察明显和晚期症状有关。
作为魁北克高等技术学院（École de technologie supérieure，简称ÉTS）的教授以及"马塞勒-高弗勒多模态健康监测与早期疾病检测研究讲席"（Marcelle-Gauvreau Research Chair in Multimodal Health Monitoring and Early Disease Detection）的负责人，我的研究重点是使用可穿戴传感器，特别是耳内设备，来捕获和分析生理和行为健康信号。
目标是开发能够实现连续、无创和个性化健康监测的工具，以便更早地检测某些特定疾病，尤其是神经退行性疾病。
可穿戴技术在神经心理学中发挥着关键作用，因为它们使我们能够收集比传统临床观察更多的信息。借助传感器和高级算法，现在可以实时客观地测量与认知和情绪功能相关的微妙指标。这使得临床实践更加精准和个性化，既能补充临床医生的专业知识，又能促进对患者的更好理解和提供更佳支持。
我们每个人都是独特的个体。我们的认知能力从一开始就各不相同。我们的词汇量、记忆力、注意力、推理能力和视空间能力将我们彼此区分开来。我们需要能够更早地检测个体变化，以便更快地发现健康状况恶化的迹象。
此外，采用多种信号组合的方法（而非单一参数，如心率）能够更全面地了解疾病的进展情况。
耳朵：健康的一个意外窗口
为更早地检测这些疾病，我们尝试了一种创新方法：分析身体发出的声学信号。
当耳朵被耳内设备阻塞时，某些内部声音——心跳、呼吸、吞咽、说话甚至眨眼——在低频段被放大。这种被称为"闭塞效应"（occlusion effect）的现象，可以通过微型麦克风加以利用，该麦克风将这些声音捕获为细微信号。
这些信号中的许多特别相关，因为它们从神经退行性疾病的最早阶段就受到影响，但通常过于微妙而无法在临床上被检测到。
例如，帕金森病患者吸气与呼气的比例，或呼吸与吞咽之间的相互作用，在症状变得明显严重到引起注意之前很久就已发生改变。同样，阿尔茨海默病患者的某些眼部运动，特别是扫视动作，可以通过耳内麦克风捕获，并为了解疾病进展提供有价值的信息。
我们使用的设备是作为"ÉTS-EERS耳内技术工业研究讲席"（ÉTS-EERS Industrial Research Chair in In-Ear Technologies）的一部分开发的。它由一个配备两个麦克风和微型扬声器的耳塞组成。放置在耳道内的麦克风捕获身体产生的声音。外部麦克风和内部扬声器用于传递外部声音，以减轻闭塞效应引起的不适。
提取正确的信号
我们面临的主要技术挑战之一是分离同时捕获的不同身体信号。事实上，一个人可以同时说话并听到自己的心跳。
我们正在探索多种方法来分离这些重叠信号，包括机器学习——一种人工智能形式——以及音频源分离算法。我们还在测试互补技术，如光电容积描记术（photoplethysmography），它测量血流变化以提取心跳。这些信号，如心率及其衍生指标，特别有趣，因为它们能更好地了解一个人的情绪状态。
我们已经证明，可以从耳内麦克风拾取的心跳信号中检测到压力，尤其是在安静和最小活动的时刻。这种方法对认知障碍患者尤其相关，即使在没有听力损失的情况下，他们也常常难以在嘈杂环境中理解言语。
我们希望不仅测量他们在嘈杂环境中的言语理解能力，还要评估他们在这些情况下的压力水平。这将有助于确定他们是否比没有认知障碍的同龄人经历更高水平的压力。
我们的团队目前正在开展两项独立研究，比较健康个体与神经退行性疾病患者的生理信号。
第一项研究与魁北克帕金森病协会（Parkinson Québec）和蒙特利尔大学（Université de Montréal）合作进行，重点研究帕金森病患者及其护理人员。第二项研究与蒙特利尔道格拉斯研究中心（Douglas Research Centre）合作进行，旨在收集健康个体以及阿尔茨海默病或轻度认知障碍患者的数据。
从中期来看，我们相信我们的算法将能够准确检测一个人是否已经显示出神经退行性疾病的迹象。
从长期来看，我们旨在为阿尔茨海默病和帕金森病的早期诊断领域带来真正的革命，从而实现更快、更有针对性且可能更有效的干预措施。
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