Automated Language Analysis in Neurodegenerative Diseases: Application of Artificial Intelligence Models (AILAN)
Analisi Automatizzata Del Linguaggio Nelle Malattie Neurodegenerative: Applicazione di Modelli di Intelligenza Artificiale
This multicenter study aims to characterize the language profiles of patients with various neurodegenerative diseases, including Alzheimer's disease (AD), Primary Progressive Aphasia (PPA), behavioral variant Frontotemporal Dementia (bvFTD), Dementia with Lewy Bodies (DLB), and Parkinson's disease (PD), using artificial intelligence (AI) models. By analyzing speech and language data collected during remote neuropsychological assessments, the researchers intend to identify objective linguistic biomarkers suitable for early and differential diagnosis, overcoming the limitations of traditional, invasive, and costly diagnostic tools. The project will develop and validate an AI-driven pipeline to provide scalable and individualized linguistic profiles, ultimately supporting personalized treatment strategies and improving clinical workflow efficiency in the Italian population.
Přehled studie
Postavení
Postavení
Podmínky
Podmínky
Intervence / Léčba
Intervence / Léčba
Detailní popis
Neurodegenerative disorders pose significant diagnostic challenges, particularly in differentiating conditions with overlapping clinical symptoms and neuroanatomy. Although language impairment is a hallmark symptom across several forms of dementia, existing diagnostic tools are often costly, time-consuming, and lack cultural sensitivity, particularly for the Italian language. Artificial Intelligence (AI) offers a promising, non-invasive approach to extracting objective acoustic, prosodic, and linguistic markers from speech data.
The primary objective of this study is to characterize the language profiles of patients diagnosed with AD, PPA, bvFTD, DLB, and PD compared to healthy controls (HC). Specific objectives include: 1) Identifying distinct linguistic and speech features that act as surrogate biomarkers for early and differential diagnosis; 2) Using machine learning to optimize classification algorithms; and 3) Implementing Explainable AI (XAI) to ensure the interpretability of diagnostic outputs, thereby facilitating clinical trust and adoption of AI-driven tools in the diagnostic process.
This is a prospective, experimental, multicenter study. A total of 168 participants (24 per group: AD, PPA, bvFTD, DLB, PD, and HC) will be enrolled. Participants will undergo a 1.5-hour remote neuropsychological and logopedic evaluation via a secure, HIPAA-compliant videoconferencing platform. The assessment includes spontaneous speech tasks (e.g., image descriptions) and standardized language and cognitive tests. Audio data will be recorded and processed using an AI pipeline, including automatic speech recognition for transcription and various Natural Language Processing (NLP) techniques-such as BERT, RoBERTa, and UmBERTo-to extract complex linguistic and semantic features.
Data analysis will involve training machine learning classifiers (e.g., Support Vector Machines, Random Forests) to distinguish between diagnostic groups, utilizing nested cross-validation to ensure robustness. XAI techniques, including SHAP (Shapley Additive Explanations) and LIME (Local Interpretable Model-agnostic Explanations), will be applied to enhance the transparency of the model's decisions, allowing clinicians to interpret the pathological language patterns driving the classification. The study aims to establish the first structured Italian corpus for the linguistic characterization of neurodegenerative disorders, providing a foundation for future cross-linguistic analysis.
Typ studie
Typ studie
Zápis (Odhadovaný)
Zápis
Fáze
Fáze
- Nelze použít
Kontakty a umístění
Studijní kontakt
Studijní kontakt
- Jméno: Petronilla Battista, PhD
- Telefonní číslo: +390807814331
- E-mail: petronilla.battista@icsmaugeri.it
Studijní záloha kontaktů
- Jméno: Gaia C Santi, PhD
- E-mail: gaia.santi@icsmaugeri.it
Studijní místa
-
-
-
Bari, Itálie, 70124
- Nábor
- Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS Bari
-
Kontakt:
- Petronilla Battista, PhD
- E-mail: petronilla.battista@icsmaugeri.it
-
Kontakt:
- Simona Aresta
- E-mail: simona.aresta@icsmaugeri.it
-
Dílčí vyšetřovatel:
- Gaia C Santi, PhD
-
-
Kritéria účasti
Kritéria způsobilosti
Kritéria způsobilosti
Věk způsobilý ke studiu
Přijímá zdravé dobrovolníky
Pohlaví způsobilá ke studiu
Popis
Participants with neurodegenerative diseases
Inclusion criteria
- Diagnosis of mild cognitive impairment due to Alzheimer's disease (AD), primary progressive aphasia (PPA), behavioral variant frontotemporal dementia (bvFTD), dementia with Lewy bodies (DLB), or Parkinson's disease (PD).
- Age 40-85 years.
- Italian native speaker.
- Able to provide informed consent.
Exclusion criteria
- Mini-Mental State Examination (MMSE) score below 15.
- Other neurological or psychiatric diagnoses, including cerebrovascular disease documented by MRI or CT.
- Severe, uncorrected hearing or visual impairment.
- Clinical Dementia Rating (CDR) score above 1.
Healthy controls
Inclusion criteria
- Italian native speaker.
- Matched to the patient groups for age, sex, and education level.
Exclusion criteria
- History of systemic, neurological, or psychiatric disease.
- Substance abuse.
- Family history of neurodegenerative disease.
- MMSE score below 27/30.
Studijní plán
Jak je studie koncipována?
Detaily designu
- Primární účel: Diagnostický
- Přidělení: Nerandomizované
- Intervenční model: Přiřazení jedné skupiny
- Maskování: Žádné (otevřený štítek)
Počet zbraní
Zbraně a zásahy
Skupina účastníků / ArmSkupina účastníků / Arm |
Intervence / LéčbaIntervence / Léčba |
|---|---|
|
Aktivní komparátor: Healthy Controls
Healthy control participants will complete a one-time remote speech and language assessment. No therapeutic intervention will be administered. |
Participants will complete a one-time remote speech and language assessment. Speech and language samples will be collected and analyzed using artificial intelligence and machine-learning methods. No therapeutic intervention will be administered. |
|
Experimentální: Lewy bodies or Parkinson's
Participants with dementia with Lewy bodies or Parkinson's disease will complete a one-time remote speech and language assessment. No therapeutic intervention will be administered. |
Participants will complete a one-time remote speech and language assessment. Speech and language samples will be collected and analyzed using artificial intelligence and machine-learning methods. No therapeutic intervention will be administered. |
|
Experimentální: frontotemporal dementia
Participants with frontotemporal dementia will complete a one-time remote speech and language assessment. No therapeutic intervention will be administered. |
Participants will complete a one-time remote speech and language assessment. Speech and language samples will be collected and analyzed using artificial intelligence and machine-learning methods. No therapeutic intervention will be administered. |
|
Experimentální: Alzheimer's Disease (AD)
Participants with Alzheimer's disease will complete a one-time remote speech and language assessment. No therapeutic intervention will be administered. |
Participants will complete a one-time remote speech and language assessment. Speech and language samples will be collected and analyzed using artificial intelligence and machine-learning methods. No therapeutic intervention will be administered. |
Co je měření studie?
Primární výstupní opatření
Primární výstupní opatření
Měření výsledku |
Popis opatření |
Časové okno |
|---|---|---|
|
Performance of AI-based language analysis in distinguishing diagnostic groups
Časové okno: Day 1 (At completion of the one-time remote speech and language assessment and analysis.)
|
Accuracy of machine-learning models in classifying participants into the study groups (Alzheimer's disease, primary progressive aphasia, behavioral variant frontotemporal dementia, dementia with Lewy bodies, Parkinson's disease, and healthy controls) based on speech and language features from the remote assessment. |
Day 1 (At completion of the one-time remote speech and language assessment and analysis.)
|
Spolupracovníci a vyšetřovatelé
Sponzor
Sponzor
Spolupracovníci
Spolupracovníci
Vyšetřovatelé
Vyšetřovatelé
- Vrchní vyšetřovatel: Petronilla Battista, PhD, Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS Bari
- Studijní židle: Gaia Santi, PhD, Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS Lumezzane
- Ředitel studie: Simona Aresta, PhD, Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS Bari
Publikace a užitečné odkazy
Obecné publikace
- Battista P, Salvatore C, Berlingeri M, Cerasa A, Castiglioni I. Artificial intelligence and neuropsychological measures: The case of Alzheimer's disease. Neurosci Biobehav Rev. 2020 Jul;114:211-228. doi: 10.1016/j.neubiorev.2020.04.026. Epub 2020 May 11.
- Palmirotta C, Aresta S, Battista P, Tagliente S, Lagravinese G, Mongelli D, Gelao C, Fiore P, Castiglioni I, Minafra B, Salvatore C. Unveiling the Diagnostic Potential of Linguistic Markers in Identifying Individuals with Parkinson's Disease through Artificial Intelligence: A Systematic Review. Brain Sci. 2024 Jan 28;14(2):137. doi: 10.3390/brainsci14020137.
- Battista, P., Aresta, S., Santacesaria, P., Benzini, A., Palmirotta, C., Tagliente, S., ... & Benussi, A. (2025). Natural Language Processing differentiates between Italian individuals with Nonfluent/Agrammatic from Logopenic variants of PPA. Alzheimer's & Dementia, 21, e105208.
- Aresta S, Battista P, Palmirotta C, Tagliente S, Lagravinese G, Santacesaria P, Benzini A, Mongelli D, Minafra B, Lunetta C, Garcia AM, Salvatore C. Digital phenotyping of Parkinson's disease via natural language processing. NPJ Parkinsons Dis. 2025 Jun 23;11(1):182. doi: 10.1038/s41531-025-01050-8.
Termíny studijních záznamů
Hlavní termíny studia
Začátek studia (Aktuální)
Začátek studia
Primární dokončení (Odhadovaný)
Primární dokončení
Dokončení studie (Odhadovaný)
Dokončení studie
Termíny zápisu do studia
První předloženo
První předloženo
První předloženo, které splnilo kritéria kontroly kvality
První předloženo, které splnilo kritéria kontroly kvality
První zveřejněno (Aktuální)
První zveřejněno
Aktualizace studijních záznamů
Poslední zveřejněná aktualizace (Aktuální)
Poslední zveřejněná aktualizace
Odeslaná poslední aktualizace, která splnila kritéria kontroly kvality
Odeslaná poslední aktualizace, která splnila kritéria kontroly kvality
Naposledy ověřeno
Naposledy ověřeno
Více informací
Termíny související s touto studií
Klíčová slova
Další relevantní podmínky MeSH
- Synukleinopatie
- Onemocnění mozku
- Onemocnění centrálního nervového systému
- Nemoci nervového systému
- Duševní poruchy
- Metabolické choroby
- Neurokognitivní poruchy
- Demence
- Tauopatie
- Poruchy pohybu
- Parkinsonské poruchy
- Bazální gangliové choroby
- Proteinopatie TDP-43
- Nedostatky proteostázy
- Frontotemporální lobární degenerace
- Nutriční a metabolické nemoci
- Alzheimerova nemoc
- Parkinsonova choroba
- Neurodegenerativní onemocnění
- Frontotemporální demence
- Nemoc Lewyho tělíska
Další identifikační čísla studie
Další identifikační čísla studie
- Prot.2541/CEL
Plán pro data jednotlivých účastníků (IPD)
Plánujete sdílet data jednotlivých účastníků (IPD)?
Popis plánu IPD
Individual participant data will not be shared because the speech and language recordings and related clinical information are sensitive and potentially identifiable. The study team will protect participant confidentiality and use the data only for the purposes described in the protocol.
Informace o lécích a zařízeních, studijní dokumenty
Studuje lékový produkt regulovaný americkým FDA
Studuje produkt zařízení regulovaný americkým úřadem FDA
Tyto informace byly beze změn načteny přímo z webu clinicaltrials.gov. Máte-li jakékoli požadavky na změnu, odstranění nebo aktualizaci podrobností studie, kontaktujte prosím register@clinicaltrials.gov. Jakmile bude změna implementována na clinicaltrials.gov, bude automaticky aktualizována i na našem webu .