一项最新研究揭示,我们自然语言的节奏和流畅度可能为认知健康提供重要线索。研究人员发现,停顿频率和填充词等特征与执行功能(大脑的高级管理技能)相关,这表明分析说话方式或可成为监测脑功能的简便方法。该研究结果发表在《言语语言与听力研究杂志》上。
执行功能是一组帮助我们规划、集中注意力、记住指令和处理多任务的心理过程。这些能力对日常生活至关重要,从进行对话到管理复杂项目都离不开它们。
虽然已知这些功能会随正常衰老而衰退,但更快速的衰退可能预示神经退行性疾病的 onset。然而,追踪这些变化存在挑战,因为传统认知测试易受练习效应影响——即人们因熟悉测试而分数提高,这会掩盖真实的认知衰退。
为寻求更自然且可重复的评估方法,多伦多大学、贝克斯特医院和约克大学的研究团队将目光转向语音。口语是日常活动,不太可能因重复评估而改变。先进的自动化工具如今能分析短语音样本中的数百个特征,详细反映个人的语言和认知状态。尽管先前研究表明语音分析有助于识别痴呆症,但其与健康成年人生命周期中细微认知差异的关联尚不明确。
研究分两部分进行。第一部分涉及67名65-75岁的健康老年人。每位参与者提供两段描述复杂图片的60秒音频录音,并完成一系列测量工作记忆、抑制能力和心理灵活性等执行功能的标准化测试。
研究人员采用统计技术将认知测试结果归纳为两个核心组成部分:一个与抑制和工作记忆相关,另一个与言语流畅性和心理转换相关。
为分析语音录音,团队提取了700多个语言特征。为便于处理,他们根据病理性衰老中已知变化的语言领域,将这些特征归为八大类别(复合指标),包括句法复杂度、词汇丰富度和找词困难等。找词困难复合指标特别捕捉了语速、停顿次数与长度,以及"嗯"、"啊"等填充词的使用情况。
当研究人员考察语音复合指标与执行功能组件的关系时,清晰的模式显现:在八大语音类别中,仅找词困难与执行功能测试表现显著相关。在语音中表现出更多找词困难迹象(如频繁犹豫)的个体,其两项执行功能组件得分均较低。这表明自然语音中的不流畅性可能是老年人整体认知控制能力的指标。
第二部分研究旨在验证语音与执行功能的关联是否适用于更广泛人群。此次研究招募了174名18-90岁的健康成年人,他们完成相同的图片描述任务及另一套相关的执行功能测试。认知测试结果同样被提炼为两个与第一部分高度相似的核心组件。
针对这一更广泛群体的语音分析,研究人员采用了数据驱动策略。他们利用包含700多名个体语音样本的大型训练数据集,在十个不同语音领域中识别最显著的变化模式,从而为每位参与者生成"语音领域得分",包括计时、句法和连贯性等领域的得分。
第二部分研究结果强化了初始发现:语音计时领域(特别是反映停顿频率和时长的得分)与言语流畅性和心理转换的执行功能组件显著相关。在需要心理灵活性和流畅词汇生成的任务中表现较差的人,往往停顿更多(无论使用短填充停顿还是较长静默停顿)。这证实语音计时不仅与老年人执行能力相关,更贯穿整个成年生命周期。研究还发现执行功能与语音连贯性(即说话人是否紧扣主题的能力)存在较弱关联。
贝克斯特医院罗特曼研究所高级科学家、该研究资深作者杰德·A·梅尔策解释道:"关键信息很明确:语音计时不仅是风格问题,更是大脑健康的敏感指标。"研究表明,自然语音能以更贴近真实行为的方式反映处理速度(认知健康的敏感指标),优于传统实验室限时任务。
研究人员指出了一些局限和未来方向:两项研究采用不同语音分析策略的有效性表明,最佳方法可能取决于研究对象群体。对老年人聚焦已知痴呆症退化特征有效,而对全年龄段人群,捕捉正常变异的数据驱动方法更佳。当前研究仅提供时间快照,未来应追踪个体多年,观察语音模式变化如何预测后续认知变化。梅尔策表示:"这项研究为开发可在诊所甚至家庭监测认知变化的工具铺平道路。早期检测对任何治愈或干预都至关重要,因为痴呆涉及渐进性脑退化,可能被延缓。"通过结合自然语音分析与其他测量手段,研究者希望提高认知衰退早期检测的精准性和可及性。
该研究《自然语音分析可揭示成年生命周期中执行功能的个体差异》由魏希天(Hsi T. Wei)、达娜·库尔扎巴耶娃(Dana Kulzhabayeva)、莱拉·埃尔切格(Lella Erceg)、米拉·凯茨·罗斯(Mira Kates Rose)、凯亚·A·斯宾塞(Kiah A. Spencer)、杰西卡·罗宾(Jessica Robin)、艾伦·比亚利斯托克(Ellen Bialystok)和杰德·A·梅尔策(Jed A. Meltzer)共同完成。
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