Der Spracherkennungsforscher Björn Schuller hält ein Handy in die Kamera © picture alliance/dpa | Karl-Josef Hildenbrand Foto: Karl-Josef Hildenbrand

Covid-19, Parkinson oder Demenz: Diagnose per Sprachanalyse?

Stand: 14.12.2020 12:45 Uhr

Um Krankheiten zu entdecken, wird klassischerweise Blut abgenommen, eine Urinprobe oder ein Rachenabstrich untersucht. Aber dass auch die Stimme einiges verrät, ist weniger bekannt.

von Susanne Birkner

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf der ganzen Welt forschen über verdächtige Stimmsignale, mit denen man Parkinson, Demenz, Depressionen oder jetzt auch Covid-19 entdecken kann - oft unterstützt durch Künstliche Intelligenz.

Schuller findet Sprachmerkmale von Covid-19-Erkrankten

Im März bekam Björn Schuller Stimmproben aus Wuhan. Von gesunden Menschen und von Menschen, die zum Zeitpunkt der Aufnahme an Covid-19 erkrankt waren. Später kamen Stimmen aus Augsburger Kliniken dazu. Der Spezialist für Sprach- und Emotionserkennung, der an der Universität Augsburg und dem Imperial College in London arbeitet, fand heraus: "Zum Beispiel können wir sagen, bei mittelgeöffneten Vokalen kann man Covid-19 besonders gut erkennen, also zum Beispiel 'e' oder 'o' oder 'ö'. Grundsätzlich in stimmhaften Lauten, durch diese Ungleichmäßigkeit. Oder anhand von Stimm-Pause-Verhältnissen, weil man immer wieder nach Luft ringen muss und zum Beispiel auch diese Kurzatmigkeit hat."

"Deep learning" - KI filtert Unterschiede selbst heraus

Björn Schuller hat mit seinem Team bereits Kehlkopfkrebs, Autismus und Parkinson an der Stimme erkannt. Jetzt also Corona. Es sind verschiedene Merkmale, die bei der Künstlichen Intelligenz, kurz KI, zu der Entscheidung Covid-positiv oder Covid-negativ führen, auch im Unterschied zu einer schlichten Erkältung. Die Parameter erarbeitet sich die KI selber. Sie wird nicht von Menschen mit Merkmalen gefüttert, sondern nur mit gesunden versus ungesunden Stimmdaten, und sie filtert dann die Unterschiede heraus. "Deep learning" nennt man das.

"Das heißt, wir wissen nicht mehr so genau, worauf hört die KI eigentlich. Wir können uns das in gewissem Rahmen schon erklären, aber nicht in vollem Umfang", erklärt Schuller. "Die KI lernt selbständig aus den Daten bessere Merkmale herauszuarbeiten, als wenn Expertinnen sie ihr aufzwingen und sagen, 'nimm diese Merkmale'." Bei über 80 Prozent liege die Trefferquote, so Professor Schuller.

Schönweiler erforscht Stimmanalyse

Positiver Coronatest © PantherMedia Foto: RECSTOCKFOOTAGE
Können irgendwann Sprachanalysen PCR-Tests und Antigen-Schnelltests auf Covid-19 ergänzen?

Rainer Schönweiler leitet die Abteilung Phoniatrie und Pädaudiologie an der Universitätsklinik Schleswig-Holstein. Er hat in Stimmstudien zum Beispiel nachgewiesen, dass man am Schreien von Säuglingen erkennen kann, ob sie schwerhörig sind. In Bezug auf die Augsburger Covid-19-Forschung heißt das: Die Stimmanalyse könne ein erstes Indiz dafür sein, wer getestet werden sollte, so der Medizinprofessor.

Covid-19: erst Stimmanalyse, dann Test?

"Das würde erst mal vom Ablauf das Ganze beschleunigen, es würde Menschen Sicherheit geben, dass sie Covid-19 vielleicht auch nicht haben. Es würde psychisch für die Menschen wichtig sein. Es wird ökonomisch wichtig sein, weil man nicht mehr so viel Geld für Massentests ausgeben würde. Statt Massentests mit Antikörpern könnte man eine akustische Analyse machen. Das würde sicher Geld sparen", ist Schönweiler überzeugt.

Wenn man Apples intelligenten Assistenten fragt: "Siri, hab ich Covid-19?", lautet die Antwort derzeit: "Ausführliche Informationen über das neuartige Corona-Virus findest du auf der Website des Gesundheitsministeriums." Noch hat die Sprachassistentin "Siri", also auch eine KI, keine Antwort. Aber: Der Augstburger KI-Professor Schuller hält diesen Weg für denkbar: "Aus meiner Sicht ist es sogar die wahrscheinlichste Möglichkeit, wie man so eine Analyse schnell in den Alltag reinbringen könnte."

Gütig befürchtet auch Missbrauch durch KI

"So toll das funktionieren könnte, es ist natürlich auch sehr nah an dem absoluten Albtraumszenario", gibt der Neurowissenschaftler Robert Gütig von der Berliner Charité zu bedenken. "Dass mein Nachbar eine Alexa laufen hat, die mein Wohnzimmer mitkriegt und irgendein Versicherer merkt, wie ich so drauf bin", befürchtet Gütig unerwünschtes Eindringen in die Privatsphäre.

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Forschungsprojekt zur Erkennung von Depressionen

Ein Forschungsprojekt an der Charité untersucht die Stimme von depressiven Menschen mithilfe einer Computersoftware: Die Sprechmelodie ist deutlich monotoner als bei gesunden Menschen, sie bewegt sich oft um denselben Ton herum. Depressionen könnten mithilfe solcher Programme besser erkannt werden, sagt Robert Gütig. "Es könnte so laufen, dass man bei den Anamnesen in der Psychiatrie die Gespräche aufzeichnet und im Hintergrund eine KI läuft. Oder dass man die in den Cockpits von Passagierflugzeugen mitlaufen lässt und erkennt, wie sind die Piloten eigentlich drauf. Da ist unglaublich viel Potenzial, an so leicht zu messenden Biomarkern Aussagen zu machen über den Zustand von Individuen."

Diagnose zukünftig per Telefon?

Veränderungen an der Stimme seien der allgemeinen Symptomatik um mindestens zwei Jahre voraus, so sein Kollege Michael Colla von der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Berliner Charité. Neben der Datenschutzproblematik besteht aber auch das Risiko von falsch positiven Ergebnissen. Vieles ist derzeit bloß Forschung. Der Augsburger Spracherkennungsspezialist Björn Schuller hofft jetzt darauf, seine Covid-19-Forschung weiter zu verbessern und dann auch in der Praxis einsetzen zu können: "Dass wir Diagnosen früher leisten können als bisher und ganz viele Leben retten können, weil wir ganz einfach jederzeit Krankheitsbilder erkennen können, überall und für jeden, für eine viel breitere Masse an Menschen, die keinen Zugang zu Ärzten haben, aber vielleicht einen Telefonservice, wo sie kurz eine Diagnose bekommen könnten. Ich denke, wir sind allmählich an einem Punkt, an dem wir tatsächlich über so einen Einsatz nachdenken können."

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NDR Info | Kultur | 14.12.2020 | 15:50 Uhr