미국 사우스 플로리다대 보건음성센터 책임자이자 미국 국립보건원에서 하는 ‘바이오마커로서의 음성 프로젝트’ 공동 책임자인 야엘 벤수산(Yael Bensoussan) 박사는 “신경계 질환과 정신 질환 등을 앓을 때 음성에 일정한 변화 패턴이 있다는 것을 발견했다”고 말했다. 밴더빌트대 이비인후과학 조교수인 마리아 파월(Maria Powell) 박사는 “폐와 입과 뇌가 함께 기능해 목소리를 내는데 이 중 하나라도 제대로 기능하지 않으면 목소리가 영향을 받는다”고 말했다.
연구원들은 음성 분석이 의학적 치료가 필요한 사람들을 조기에 식별하는 데 도움이 될 수 있다고 덧붙였다. 목소리로 식별 가능한 질병은 어떤 것이 있을까?
음성 장애(후두암, 성대마비, 후두의 양성 병변)
2주 동안 계속 목이 갈리지고 건조하다면 후두암일 수 있다. 사람들은 대개 목이 건조해지고 16주가 지나야 처음으로 병원을 찾는 것으로 밝혀졌다. 말할 때 숨이 차거나 목소리가 일정하지 않고 거칠게 나온다면 후두암의 초기 징후일 수 있다.
말할 때 목소리가 긴장되거나 성대에 경련이 일어난다면 위험할 수 있다. 심지어 경험이 적은 의사는 그 위험 신호를 놓칠 수도 있다. ‘저널 오브 보이스(Journal of Voice)’의 한 연구에 따르면 음성 장애의 원인을 제대로 진단하는 데 평균 4.5년이 걸린다고 했다. 하지만 목소리를 인식하고 분류하는 인공지능 기술이 발전하면 초기 진단이 가능할 것이다.
신경학적 질병 및 신경 퇴행성 장애(알츠하이머, 파킨슨, 뇌졸중, ALS)
웨일 코넬 메디컬 컬리지 후두학 조교수인 아나이스 라모(Anais Rameau) 박사는 “알츠하이머와 파킨슨 병의 경우, 공식적인 진단 이전에 눈에 띄는 변화 중 하나는 목소리”라고 했다. 파킨슨 병은 목소리가 부드럽거나 높낮이 없이 단조롭게 변하게 하며, 알츠하이머 병은 높낮이 차가 커지며 명사보다 대명사를 더 많이 사용하는 것으로 알아차릴 수 있다는 것이다.
2022년 호주에서는 “녹음된 음성만으로 파킨슨 병 환자를 식별하는 AI 앱”을 구동한 연구가 있었다. 파킨슨병 환자의 음성을 분석하는 ‘파킨슨 보이스 이니셔티브’는 전 세계 약 1만 7000명의 목소리 샘플을 수집했다. 이 결과를 토대로 파킨슨 병을 예측했는데 정확도가 약 65%였다. 이 연구의 책임자인 맥스 리틀(Max Little) 박사는 “임상에서 사용할 정도는 아니지만 연관성을 연구할 필요가 있다”고 설명했다.
정신 질환(우울증, 조현병, 조울증)
파월 박사는 “목소리가 기분을 드러낸다”고 말했다. 조울증을 앓는 사람은 조증 상태에서는 큰 목소리로 빠르게 말하지만, 울증 상태에서는 느리고 조용하게 말한다. UCLA 전산 신경심리학 연구소장인 아리아나 앤더슨(Ariana Anderson) 박사는 “조현병이 있을 때는 로봇 같은 목소리로 매우 단조롭게 말한다”고 했다. 연구자들은 말하는 속도와 리듬, 크기와 음 높이를 분석해 기분 결과를 예측하는 데 사용한다. 건강과 음성 분석을 연구하는 미시건대의 PRIORI 프로젝트는 조울증을 앓는 사람들의 기분 변화, 특히 자살 위험이 있을 때의 변화를 식별하는 스마트폰 앱을 개발하고 있다.
호흡기 질환(폐렴, COPD)
숨을 헐떡이거나 기침을 하는 것 같은 호흡은 특정한 몸의 상태를 나타낼 수 있다. 벤수산 박사는 “기도가 막혀서 높은 음조로 헉헉 소리를 낼 수 있는데, 이때 천식으로 오진하는 경우가 많다. 하지만 폐렴 때문일 수 있다“고 말했다. 그는 “음성을 정확하게 진단하는 AI는 의사들이 호흡기 질환을 더 빨리 식별하도록 도울 수 있다”고 말했다.
언어 장애 (말과 언어 지연, 자폐증)
앤더슨 박사는 “자폐증이 있는 아기들은 생후 6개월이 되면 다르게 운다”고 말했다. 자폐증은 뇌전증과 수면 장애와 같은 문제와 관련 있다. 그는 “아이들이 고통을 느끼면 근육이 긴장되어 더 크고 에너지가 넘치게 운다”고 했다. “AI 기술은 우리가 듣지 못하는 질병 관련 음성 변화를 포착할 수도 있다”고 덧붙였다.
심장병
연구원들은 “심장병이 목소리를 바꾸는 이유를 확신하지 못하지만, 자율 신경계가 혈압과 심장 박동 수뿐만 아니라 성대에 영향을 미칠 수 있을 것”이라고 설명했다. 메이오 클리닉 의학전문대학원 교수인 아미르 러먼(Amir Lerman) 박사는 “신경학적 질병과 내장 질병 등도 목소리를 바꿀 수 있다”고 말했다.
러먼 박사는 “음성 AI 분석은 환자를 선별하는 것을 넘어, 원격으로 약물 복용양을 조정하는 데도 사용될 수 있을 것”이라고 말했다. 앤더슨 박사는 “음성 분석을 건강을 지키는 데 활용할 수 있을 것”이라며 “우리가 목소리의 힘을 이해하기 시작했다는 것이 기쁘다”고 덧붙였다.
