沒有什么比聽到嬰兒的哭聲更讓媽媽揪心的了，對(duì)于那些還不能說話的嬰兒來說，哭聲是他們唯一表達(dá)不適的方式。但是嬰兒到底哪兒不舒服了，則需要敏感的媽媽慢慢去從哭聲或者其他表現(xiàn)中體會(huì)。特別需要注意的是，嬰兒的哭聲常常會(huì)隱藏一些不可忽視的疾病信息。

近日，一些試圖翻譯寶寶哭聲的手機(jī)應(yīng)用程序陸續(xù)在海外面市，這對(duì)于有小寶寶的家庭來說，可算是一個(gè)福音。手機(jī)應(yīng)用程序可以理解寶寶們“無法說出”的需求，通過對(duì)嬰兒哭聲的分析和對(duì)比，有可能揭露出嬰兒潛在健康問題，讓一些疾病得到及早的治療。這些醫(yī)療領(lǐng)域的革新，都可被視為在大數(shù)據(jù)時(shí)代，智慧醫(yī)療的具體體現(xiàn)。

機(jī)器翻譯

寶寶的哭聲

嬰兒用哭叫吸引大人的注意，并得到想要的東西。但是，在有些情況下，他們發(fā)出的聲音還可以提供疾病線索。

你的寶寶是餓了、困了還是不舒服？近來，一款名為“嬰語翻譯機(jī)”的手機(jī)應(yīng)用程序宣稱知道這個(gè)問題的答案。中國臺(tái)灣大學(xué)醫(yī)學(xué)院云林分院的開發(fā)人員介紹，該程序可以告訴用戶不到半歲的嬰兒哭泣的原因。分析嬰兒哭聲的頻率、查找其中細(xì)微的起伏，接著與已記錄的哭聲模式進(jìn)行對(duì)比，就可以發(fā)現(xiàn)嬰兒哭鬧的原因。通過用戶的反饋，程序可以評(píng)估當(dāng)前的“翻譯”準(zhǔn)確與否，并學(xué)會(huì)更精確地猜測(cè)嬰兒的需求。據(jù)稱，目前該程序?qū)π律鷥嚎奁虻牟聹y(cè)準(zhǔn)確率高達(dá)92%，但是針對(duì)更大一點(diǎn)的孩子，準(zhǔn)確性會(huì)降低。

一家西班牙公司不久前也推出了類似的產(chǎn)品，他們的“寶寶哭聲翻譯機(jī)”可以在智能手機(jī)上運(yùn)行，僅需幾秒鐘便可以推斷出寶寶的狀況，同時(shí)還會(huì)給出安撫小家伙的相關(guān)建議。

當(dāng)然了，沒有什么算法能夠替代為人父母的準(zhǔn)確直覺。但對(duì)哭聲的分析能為孩子的看護(hù)人減輕壓力，甚至為醫(yī)生提供幫助。過去的幾十年，研究者發(fā)現(xiàn)嬰兒的啼哭蘊(yùn)藏著豐富的信息。除了像手機(jī)應(yīng)用開發(fā)者們一樣關(guān)注寶寶們的需求之外，科學(xué)家也一直致力于找出寶寶哭聲背后潛在的健康問題。在嬰兒的聲音中，他們仔細(xì)地尋找神經(jīng)損傷及遺傳缺陷的征兆。這種診斷方法優(yōu)勢(shì)巨大，有了它，嬰幼兒就不用接受一些不舒服甚至有危險(xiǎn)的檢查了。

破譯疾病信號(hào)

法國兒科醫(yī)生熱羅姆·勒熱納是這類研究的先驅(qū)。1960年，他發(fā)現(xiàn)有些寶寶的哭聲聲調(diào)很高，幾乎像貓叫一樣，而這恰恰是一種類似唐氏綜合征的遺傳缺陷。勒熱納恰當(dāng)?shù)匕堰@種疾病命名為“貓叫綜合征”。這種尖叫其實(shí)是嬰兒喉部發(fā)育不良導(dǎo)致的?；純哼€會(huì)表現(xiàn)出多種癥狀，包括生長缺陷、肌營養(yǎng)不良、頭長臉圓等等。醫(yī)生們常常要用基因檢測(cè)的方式才能確診疾病，但貓叫一樣的哭聲仍然是最清晰迅捷的指示信號(hào)。

人類發(fā)出的所有聲音幾乎都用到了喉。喉是呼吸系統(tǒng)的一部分，是咽喉與氣管分開的部位。喉與聲帶一起幫助我們發(fā)出聲音和語言。一切聲音都是通過聲帶周圍的肌肉收縮而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)氣體從肺內(nèi)呼出，緊繃的聲帶便產(chǎn)生振動(dòng)，從而發(fā)出聲音。聲帶的緊繃度越高，聲調(diào)越高——健康新生兒在哭的時(shí)候一般每秒產(chǎn)生250～450次振動(dòng)。

從很多方面來說，每個(gè)孩子的哭聲都是獨(dú)特的。音調(diào)的高低取決于聲帶與喉部的關(guān)系，兩者共同形成“主頻”，這是每個(gè)人發(fā)聲的基礎(chǔ)。但人的聲音并非靜態(tài)，而是可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。音量、節(jié)奏以及外在的音色等特性形成了人聲頻譜內(nèi)的各種變化。這些聲音特點(diǎn)主要由喉部下方的區(qū)域塑造，包括膈肌、肺和胸腔。聲道上半部分的主要作用是精細(xì)調(diào)節(jié)：放大部分頻率的同時(shí)維持或者抑制另一些頻率。正是這種復(fù)雜的相互作用機(jī)制創(chuàng)造出整個(gè)人類的聲音頻譜。

哭的神經(jīng)沖動(dòng)發(fā)起于大腦的邊緣系統(tǒng)和下丘腦。這些區(qū)域產(chǎn)生的神經(jīng)信號(hào)進(jìn)一步擴(kuò)散到其他腦區(qū)，比如腦干和小腦，它們參與聲音形成的協(xié)調(diào)工作。然后信號(hào)再通過脊髓內(nèi)的神經(jīng)纖維下傳至聲帶的肌肉、喉部、胸腔和胃。就像管弦樂隊(duì)那樣，不同部位各司其職，最終發(fā)出聲音。任何一員未盡其責(zé)，聲音就不協(xié)調(diào)。有些腦損傷干擾了這種復(fù)雜的相互作用，嬰兒的哭聲因此出現(xiàn)變化。

更精細(xì)化的技術(shù)

分辨哭聲中的異常，需要使用比聆聽更精細(xì)的方法?？茖W(xué)家利用技術(shù)手段將聲音按成分分解，這樣即使最小的異常（不規(guī)則變化）都會(huì)被識(shí)別。在2013年，布朗大學(xué)的工程師和醫(yī)生宣稱，他們開發(fā)出一個(gè)頻率分析儀器，該儀器可以篩查嬰兒聲音中的80種聲學(xué)特性。據(jù)稱，其中每一個(gè)特性均有可能隱含健康相關(guān)的信息。

他們的分析分兩步。首先，該軟件將記錄到的哭聲剪成12.5毫秒的小片段，然后利用這些片段，分析聲音的頻率、音量和聲帶振動(dòng)程度。第二步，研究人員根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)，將記錄中的片段分類為“持續(xù)發(fā)聲”“空白”和“間斷的尖叫”幾個(gè)類別。最后，該軟件分析錄音之中的各種特質(zhì)，比如哭聲之間的停頓、平均音高和一段時(shí)間里的音調(diào)變化。斯蒂芬·申科夫是羅德島婦幼醫(yī)院的兒科醫(yī)生，也是該軟件的開發(fā)者之一。他認(rèn)為此項(xiàng)分析具有廣闊前景，有利于自閉癥的早期診斷。他解釋道：“之前我們已經(jīng)知道自閉癥患兒會(huì)產(chǎn)生出一些特殊的聲音?！背俗蚤]癥，還有許多疾病也是能夠通過寶寶哭聲進(jìn)行診斷的。舉例來說，產(chǎn)傷和腦損傷，是嬰兒出生時(shí)很少見的情況，診斷起來十分棘手。斯蒂芬認(rèn)為，哭聲分析也許能夠幫助醫(yī)生更早地發(fā)現(xiàn)這類特殊患兒。這樣的話，醫(yī)生便可以仔細(xì)監(jiān)測(cè)患兒，迅速應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。

用布朗大學(xué)精神病學(xué)家、這項(xiàng)聲學(xué)分析的主要研究人員巴里·萊斯特的話來說，嬰兒的哭聲就像“通向大腦的窗口”。萊斯特從20世紀(jì)70年代就開始研究嬰兒的哭聲，那時(shí)的設(shè)備遠(yuǎn)不如2013年他參與開發(fā)的儀器那么精密。當(dāng)時(shí)的研究者還需要以簡單的頻譜圖也就是聲音頻率的圖像呈現(xiàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行工作。當(dāng)時(shí)的研究人員分析圖表時(shí)基本上都是手動(dòng)計(jì)算，盡管條件有限，也還是有了不少重要發(fā)現(xiàn)：20世紀(jì)60年代，長島猶太醫(yī)學(xué)中心的文森特·R. 菲西凱利和塞繆爾·卡列利茨推斷，頻率分析結(jié)果中特殊的不規(guī)則變化表明新生兒有腦損傷。這些腦損傷嬰兒的哭聲格外尖銳，非常短促，還有特征性的雙音。此外，這些嬰兒對(duì)痛覺刺激的反應(yīng)也比較遲鈍。

數(shù)年后，以芬蘭赫爾辛基大學(xué)的兒童保育專家卡塔琳娜·米克爾松為首的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了嬰兒哭聲和疾病的另一個(gè)聯(lián)系：異常的刺耳哭聲與不規(guī)律的基頻同時(shí)出現(xiàn)，就意味著更高的窒息死亡風(fēng)險(xiǎn)。

此后，她又找到幾種綜合征也伴有嬰兒哭叫異常，包括腦炎、腦積水和克拉伯病——又稱嬰兒家族性彌漫性硬化，一種由基因缺陷導(dǎo)致的進(jìn)行性神經(jīng)損傷，有時(shí)會(huì)引起患兒的一陣陣尖叫。

嬰兒猝死綜合征（SIDS）沒有明確病因，也沒有任何早期癥狀。由萊斯特和波士頓大學(xué)的邁克爾·J.科溫帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)決定從嬰兒哭聲中篩查預(yù)警信號(hào)。在1995年的一項(xiàng)大型研究中，該團(tuán)隊(duì)記錄了20000個(gè)健康新生兒的哭聲，并用計(jì)算機(jī)分析其中的異常。在研究期間，有12個(gè)嬰兒死于嬰兒猝死綜合征。通過這12個(gè)嬰兒的哭聲錄音，研究者發(fā)現(xiàn)了這些不幸嬰兒的共同特征。但是由于其他很多孩子們也具有相同特征的哭聲，所以盡管該方法鑒定出了一種危險(xiǎn)人群，但因?yàn)橛刑嗟募訇栃裕⒉贿m用于常規(guī)的醫(yī)學(xué)篩查。

孕期藥物攝入

20世紀(jì)70年代，研究人員開始關(guān)注妊娠期藥物濫用是否影響嬰兒的哭聲。一個(gè)由紐約西奈山醫(yī)學(xué)院的喬治·布利尼克帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)阿片類藥物成癮的母親所生的小孩哭聲聲調(diào)更高。20年之后，萊斯特對(duì)這一觀察結(jié)果產(chǎn)生了興趣，決意進(jìn)一步研究其中的關(guān)系。隨后幾年時(shí)間里，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)一些在母親子宮里就接觸了大麻、酒精、阿片和可卡因的嬰兒展開研究，觀察到多種反常的哭叫模式，比如極其尖銳的哭聲，大量短促的停頓。這些特征，加上其他不規(guī)則發(fā)聲，清楚地指明這些嬰兒在控制呼吸和聲道方面有問題，而這些變化很可能是神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育缺陷和神經(jīng)元損傷造成的。

孕期母親的藥物攝入對(duì)嬰兒哭聲的影響，仍是哭聲分析領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)。自20世紀(jì)70年代以來，研究該現(xiàn)象的技術(shù)有了大幅度的進(jìn)步。2014年，美國南卡羅萊納大學(xué)的菲利普·S.澤斯金和同事使用現(xiàn)代聲音記錄和分析設(shè)備，發(fā)現(xiàn)母親在孕期攝入可卡因會(huì)對(duì)嬰兒產(chǎn)生不同的效應(yīng)，具體影響主要取決于性別：受影響的男嬰尖叫聲更高，并且會(huì)發(fā)出反常的刺耳聲音；而女嬰的哭聲音量變低，重復(fù)較少，停頓更長。

應(yīng)激刺激通過不同方式影響男性和女性，這是過去就知道的?？茖W(xué)家也早就猜測(cè)，在子宮內(nèi)接觸到可卡因?qū)雰旱挠绊憰?huì)有性別差異。他們當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，女孩表現(xiàn)出對(duì)環(huán)境的敏感性降低，而男孩表現(xiàn)為長期刺激過度。直到最近，申科夫和萊斯特發(fā)現(xiàn)了一個(gè)也許能夠解釋這種區(qū)別的因素。2016年6月，他們發(fā)表的一篇文章稱，尖叫的音調(diào)取決于一個(gè)基因的表達(dá)，而該基因與身體應(yīng)激反應(yīng)的形成有關(guān)。他們由此找到了嬰兒出生前藥物戒斷的效果與嬰兒啼哭聲之間的關(guān)聯(lián)。

未來的診斷工具

經(jīng)過數(shù)年時(shí)間，研究者已經(jīng)分析出一系列尖叫特征。除了持續(xù)時(shí)間、音量和中斷等明顯的特征外，科學(xué)家還觀察了主調(diào)音、疊加音、變異度及發(fā)音困難（比如聲音嘶啞和刺耳等）。針對(duì)每個(gè)特點(diǎn)，他們都調(diào)查了與正常值的偏離程度。單一的缺損——比如調(diào)節(jié)呼吸系統(tǒng)或者聲帶有問題——常常引起反常的哭叫模式。但這些發(fā)現(xiàn)目前尚不足以用于準(zhǔn)確地診斷疾病。很多情況下，好幾種疾病對(duì)哭聲有相似的影響；相反，不同的異常表現(xiàn)有時(shí)也可能是同一病因造成。醫(yī)生能夠從哭聲中檢測(cè)到異常的特征，但必須深入檢查才能得出明確的診斷結(jié)果。

由于上述限制，嬰兒哭聲分析目前還沒有應(yīng)用于臨床。申科夫相信更多的有效性研究會(huì)讓醫(yī)生們最終接受這項(xiàng)技術(shù)。他希望，“哭聲分析有朝一日會(huì)成為評(píng)估自閉癥等疾病風(fēng)險(xiǎn)的一項(xiàng)獨(dú)立診斷工具，或是全套診斷方案中的一部分”。在那之前，可能最好的辦法就是相信你為人父母的直覺，嘗試解讀寶寶哭聲背后的信息。如果你理解錯(cuò)了寶寶的意圖，也可以反復(fù)試錯(cuò)：喂奶、抱抱、唱歌。畢竟手機(jī)應(yīng)用能提供的建議也不過如此。