Automated Assessment of Hypernasality in Motor Speech Disorders Using Nasal Cognate Distinctiveness and Nasal Posterior Probability

عندما يتحدث الشخص، يعمل الحنك الرخو في الجزء الخلفي من الفم كبوابة، توجه الهواء إما عبر الأنف أو الفم. وفي الصوت الصحي، تغلق هذه البوابة بإحكام لمعظم الأصوات، ولا تفتح إلا لأحرف معينة مثل "م" و"ن" و"النون الغنة" (ng). ومع ذلك، بالنسبة للأفراد الذين يعانون من اضطرابات النطق الحركي -وهي حالات يواجه فيها الدماغ صعوبة في تنسيق العضلات اللازمة للكلام- قد لا تغلق هذه البوابة بشكل صحيح. والنتيجة هي الخنف (hypernasality)، وهي حالة يتسرب فيها الكثير من الهواء عبر الأنف أثناء الأصوات التي ينبغي أن تكون فموية بحتة، مما يمنح الصوت جودة رنانة جوفاء مميزة. وبينما يستطيع أخصائيو نطق ولغة سماع هذا الفرق، إلا أنهم غالبًا ما يجدون صعوبة في قياسه بدقة. فالاعتماد على الأذن البشرية وحدها قد يكون غير متسق، مما يجعل من الصعب تتبع ما إذا كان المريض يتحسن بمرور الوقت أو مقارنة شدة الحالة بين مختلف الأشخاص. ولحل هذه المشكلة، بدأ الباحثون في تطوير أدوات مؤتمتة تستمع إلى تسجيلات الكلام وتحسب بالضبط مقدار الرنين الأنفي الموجود، محولةً الانطباع الذاتي إلى رقم موضوعي.

وضع فريق من الباحثين هدفًا لاختبار طريقتين مؤتمتتين محددتين صُممتا لرصد هذا التسرب الأنفي. أرادوا معرفة ما إذا كانت هذه المقاييس القائمة على الكمبيوتر يمكن أن تعكس بدقة شدة الخنف لدى المرضى الذين يعانون من اضطرابات النطق الحركي. تركز الطريقة الأولى، وتسمى "تمايز المتشابهات الأنفية" (Nasal Cognate Distinctiveness)، على أزواج من الأصوات التي تتشابه تقريبًا باستثناء كون أحدهما أنفيًا والآخر ليس كذلك. على سبيل المثال، صوت "ب" (p) هو صوت انفجاري مهموس، بينما "م" (m) هو شريكه الأنفي. يحلل الكمبيوتر مدى وضوح تمييز المتحدث بين هذه الأزواج؛ فإذا كان لدى المتحدث خنف، يبدأ صوت "ب" في الظهور كأنه "م"، ويكتشف الكمبيوتر هذا التلاشي في التمايز. أما الطريقة الثانية، المعروفة باسم "الاحتمالية البعدية الأنفية" (nasal posterior probability)، فتستخدم نموذجًا حاسوبيًا أكثر تقدمًا مدربًا على قواعد اللغة لتقدير احتمالية احتواء أي صوت معطى على طاقة أنفية. وخلافًا للطريقة الأولى، التي ركزت تقليديًا فقط على الحروف الانفجارية مثل "ب" و"ت" و"ك"، تم اختبار هذا النهج الثاني على مجموعة أوسع من الأصوات، بما في ذلك حروف صامتة أخرى وحتى الحروف المتحركة، لمعرفة ما إذا كانت الإشارة الأنفية تمتد إلى ما وراء المشتبه بهم المعتادين.

ولوضع هذه الأدوات قيد الاختبار، جمع الباحثون تسجيلات كلامية على مستوى الجمل من 561 شخصًا. شملت هذه المجموعة 374 فردًا يتمتعون بوظائف عصبية طبيعية ليكونوا بمثابة خط أساس، و187 مريضًا تم تشخيصهم باضطرابات النطق الحركي. كما تم تقييم كل تسجيل من قبل أخصائيي نطق ولغة مدربين منحوا درجة شدة بناءً على حكمهم المهني. ثم أجرى الباحثون التحليلات المؤتمتة على التسجيلات، بحثًا عن أنماط معينة. ووجدوا أنه كلما قيم الخبراء البشريون الخنف على أنه أكثر شدة، تناقصت الطريقة الأولى، "تمايز المتشابهات الأنفية"، بشكل عام، مما يشير إلى أن التمييز بين الأصوات الفموية والأنفية أصبح أصعب في الكشف. وفي الوقت نفسه، زادت الطريقة الثانية، "الاحتمالية البعدية الأنفية"، مما يشير إلى وجود طاقة أنفية أعلى. وأظهرت البيانات أن هذه التغييرات لم تكن عشوائية؛ بل تتبعت بدقة تقييمات البشر للشدة.

كما بحثت الدراسة فيما إذا كانت هذه المقاييس المؤتمتة يمكنها التمييز بين المتحدث الذي لا يعاني من خنف والمتحدث الذي يعاني منه. وعندما قارن الباحثون أداء الطريقتين، وجدوا أن كلتيهما فعالتان للغاية في إحداث هذا التمييز. حققت الطريقة التي تركز على أزواج الأصوات والطريقة التي تحلل احتمالية السمات الأنفية معدلات نجاح متشابهة في الفصل بين المجموعتين. ولعل الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن الباحثين اكتشفوا أن الطريقة الثانية تعمل بشكل جيد عند تطبيقها على الحروف المتحركة تمامًا كما تعمل على الحروف الصامتة. يتحدى هذا الاكتشاف الافتراض القديم بأن المشكلات الأنفية تظهر فقط في أصوات انفجارية محددة. فقد أظهرت البيانات أن الإشارة الأنفية موجودة وقابلة للقياس عبر كامل طيف الكلام، من الحواف الحادة للحروف الصامتة إلى التدفق السلس للحروف المتحركة، حيث تظهر كلا النوعين من الأصوات نفس العلاقة القوية بشدة الحالة.

ولضمان موثوقية هذه الأدوات للاستخدام في العالم الحقيقي، تحقق الفريق أيضًا مما إذا كانت القياسات ستظل ثابتة إذا تحدث الشخص نفس الجملة مرتين. قاموا بتسجيل 20 شخصًا من الأصحاء في مناسبتين منفصلتين وقارنوا النتائج. وأظهر التحليل أنه بالنسبة للغالبية العظمى من هذه التسجيلات المتكررة، ظلت القياسات مستقرة، مع وجود عدد قليل جدًا من الحالات التي أظهرت تغييرًا كبيرًا بما يكفي لاعتباره فرقًا حقيقيًا وليس مجرد تباين طبيعي. وفرت هذه الخطوة معيارًا حاسمًا لفهم مقدار التغيير المطلوب قبل أن يتمكن الممارس السريري من التأكد من أن حالة المريض قد تحسنت بالفعل أو ساءت. وتخلص الدراسة إلى أن كلا النهجين المؤتمتين يقدمان طرقًا موضوعية وصالحة لقياس الخنف. فهما يلتقطان نفس الواقع الصوتي الأساسي ويوفران بديلًا متسقًا قائمًا على البيانات للاعتماد فقط على الأذن البشرية، مما يوفر مسارًا أوضح لفهم وتتبع اضطرابات النطق الحركي.