Interaktive Spiegelungsspiele mit Social Roboter (IOGIOCO) und Robotersystem, das in eine klinische Skala (Riscale) angepasst wurde (RISCALE)

Hintergrund: Die Bedeutung der frühen Intervention bei Autismus -Spektrum -Störungen (ASD) wurde weitgehend nachgewiesen, und Entwicklungsbahnen in ASD unterstreichen die Bedeutung der nonverbalen Kommunikation wie die Produktion der intransitiven Gesten als mögliche positive Prognosefaktor für die Sprachentwicklung. Der Einsatz von technologischen Instrumenten bei der Therapie von Personen mit ASD ist aufgrund ihres erhöhten Engagements und der Reaktion auf technologische Objekte wie Roboter auch immer wichtiger geworden.

Wir haben ein Trainingsprotokoll unter Verwendung des humanoiden Roboters NAO entwickelt, das iogioco (interaktive Spiegelungsspiele mit sozialem Roboter) genannt wird und auf der Verwendung von intransitiven Gesten, die in naturalistische Dialoge eingebettet sind, eine triadische Wechselwirkung zwischen Kind, Roboter und Therapeuten anregen. Das Training ist in sechs Ebenen unterteilt; Die ersten 2 Ebenen wurden als "Einarbeitungsstufen" bezeichnet, und die anderen 4 waren "Trainingsniveaus". Das technologische Setup umfasst unterschiedliche Komplexitätsniveaus, von Spiegelungsaufgaben bis hin zum Aufbau spontaner Wechselwirkungen. Wir haben das Protokoll zuvor an 10 Vorschulkindern mit ASD (2-6 Jahre) in einer Pilotstudie getestet, in der sie vielversprechende Ergebnisse gründen (Annunziata et al., 2024). Wir haben daher eine randomisierte kontrollierte Studie entwickelt, um die Wirksamkeit dieser Intervention zu testen.

Das Hauptziel der Riscale-Studie ist es, die Wirksamkeit des NAO-Trainings bei der Verbesserung der soziokommunikativen Fähigkeiten und der Erwerb kommunikativer Gesten mithilfe der ECSP-I-Skala als primäres Ergebnismaß zu bewerten.

Ein zweites Ziel beruht auf der technologischen Erfahrung, die in diesen zwei Jahren auf der Entwicklung von Methoden zur quantitativen Aufzeichnung der sozialen Interaktion erworben wurde (Child-Operator, Child-Nao-Blickkontakt, gemeinsame Aufmerksamkeit ...). 2 Szenarien wurden in der Skala identifiziert, die sowohl mit dem menschlichen Bediener als auch durch die Wirkung von NAO erreicht werden kann:

• die Reaktion auf die Geste der Angabe des Erwachsenen;
• Die unterschiedliche Reaktion - gemeinsame Aufmerksamkeit und/oder Verhaltensregulation - auf die Aktivierung eines mechanischen Spielzeugs).

Die beiden Szenarien werden mit Kinect -Geräten auf Video aufgezeichnet und messbare Daten werden für die quantitative Analyse erfasst. Das Verfahren wird an einer Stichprobe von typisch entwickelnden Kindern validiert (ca. 20); Angepasst und validiert das Instrument an der Stichprobe der typisch entwickelnden Kinder, wird die Verabreichung und dann die Validierung des Setups bei Probanden mit Autismus -Spektrum -Störung stattfinden.

Ziel ist es, zu bewerten, ob und wie sich die Modi der visuellen Erforschung und der Veränderung der Aufmerksamkeit und/oder nach der Schulung unterscheiden, sowie welche Unterschiede, die sich in den Interaktionsmodi zwischen Kind und Bediener sowie zwischen Kind und Roboter ergeben können.

Mit der Zeit wird daher Folgendes bereitgestellt:

1. So setzen, anpassen und anschließend die Videoaufzeichnungseinstellung mit der Identifizierung der quantitativen Parameter durch technologische Tools (ECSP-I_ROB) auf einer Stichprobe von typisch entwickelnden Kindern zwischen 18 und 24 Monaten validieren
2. Anpassen, anpassen und anschließend die Videoaufzeichnungseinstellung mit der Messung der quantitativen Parameter durch technologische Tools (ECSP-I_ROB) auf einer Stichprobe von Kindern mit Autismus-Spektrum-Störung unter 72 Monaten zu validieren
3. Beginnen Sie mit dem Training mit NAO über eine Gruppe von Kindern mit ASD im Alter von 24 bis 72 Monaten mit der ECSP-I-Verwaltung vor und nach der Behandlung.

Ziele

1. Bewertung der Wirksamkeit der roboterbasierten Intervention zu sozialkommunikativen Fähigkeiten und beim Erwerb von intransitiven Gesten, die für kommunikative Zwecke mithilfe des ECSP-I und des MacArthur-Fragebogens als Ergebnismaßnahme verwendet werden. Die Begründung bleibt die bereits in der vorherigen Phase beschriebene, nämlich dass ASD -Kinder in der Regel größere Schwierigkeiten haben, auf die Variabilität und Multiplizität von Signalen zu achten, die die soziale Interaktion des Menschen charakterisieren (z. Mimikry, Gesten ...), ein Aspekt, der zu einem möglichen geringeren Interesse an der Interaktion mit einem Individuum führen könnte als an einem technologischen Objekt, auf das sie aufmerksamer, reaktionsschnell und schneller erscheinen würden
2. Identifizieren und beschreiben Sie messbare Parameter der "sozialen" Interaktion innerhalb der Rehabilitationssitzung mit NAO und Operator und überprüfen Sie ihre Entwicklung und Unterschiede zu Beginn und am Ende der Behandlung sowie zwischen den verschiedenen sozialen Partnern.

Translationalität Die vorliegende Studie ermöglicht es, die Durchführbarkeit und Verwendbarkeit des experimentellen Bewertungsprotokolls auf der Grundlage der Verwendung des sozialen Roboters NAO zu überprüfen.

Wenn seine Gültigkeit nachgewiesen wird, könnte diese Methode dazu beitragen, habilitative Interventionen bei Kindern mit ASD motivierender und effektiver zu machen und die Verallgemeinerung der im Kontext des täglichen Lebens erworbenen Fähigkeiten zu begünstigen.

Methodik Studie Design Multizentrat experimentell randomisierte offene Label kontrollierte Studie

Art der Studie mit geringem Risiko experimentelle Studie

Fallstudien Phase 1: 20 Die typischerweise entwickelnden Kinder im Alter von 18 bis 24 Monaten für die Erfassung von ECSP-I_ROB-Daten (Videoaufzeichnung ECSP-I-Verabreichung) Phase 2: 10 ASD-Kinder-Video auf Video auf Videoaufnahme Phase 3: 20 Kinder, die ASD im Alter von 24 und 72 Monaten diagnostiziert haben, werden bereits für die Behandlung von Rehabilitationsbehandlungen verantwortlich.

Probe Rekrutierung Die 20 typischen sich entwickelnden Kinder werden für die Anpassung und Validierung der ECSP-I-Skala an das NAO-Interaktionssystem auf freiwilliger Basis im Nahen Laut des Pipecnico di Miano rekrutiert und werden von einem ordnungsgemäß ausgebildeten Tnpee von Fondazione Don Gnocchi bewertet

Kinder mit ASD werden aus den Probanden rekrutiert, die den ambulanten Kliniken oder ambulanten Rehabilitationsbehandlungen bei IRCCS Fondazione Don Gnocchi angehören. Die Stichprobe wird nacheinander unter den für die Rehabilitationsbehandlung zuständigen Kindern rekrutiert, die eine Diagnose einer Autismus-Spektrum-Störung haben, die mit den wichtigsten Goldstandardwerkzeugen bestätigt wurde.

Probengröße Die Berechnung der Stichprobengröße basiert auf dem Hauptziel der Studie, d. H. Die Bewertung mit der ECSP-I-Skala der behandelten Gruppe und der Kontrollgruppe.

Unter Verwendung des Mann-Whitney-Tests für unabhängige Stichproben zum Vergleich der beiden Gruppen mit einer Standardabweichungsschätzung von 0,56 und einem Studiendesign mit einem Verhältnis von 1: 1 zwischen der behandelten Gruppe und der Kontrollgruppe wird berechnet, dass eine Stichprobe von 10 Probanden aus jeder Gruppe einen erwarteten Unterschied von 0,8 Punkten in der Skala mit einer Studienkraft von 80% und einem Niveau der Signifikanz von 5% und einem Wert von 5% von 5% benötigt.

Statistische Analyse Ein sequentielles Design wird zum Vergleich zwischen den beiden Gruppen angewendet. Die Übernahme dieses Entwurfs ermöglicht es, eine Stichprobe von 20 Teilnehmern zum Vergleich vor und nach dem Training zu erhalten und die Schulung für die Versuchsgruppe (Gruppe A) auch für die anfängliche Kontrollgruppe (Gruppe B) ohne wesentliche Belastungen für das Standardtherapieverfahren anzubieten. Es ermöglicht auch, die Änderung ausschließlich auf die Zeit und die Standardtherapie (T0- und T1-Vergleich für Gruppe B) zu überprüfen und eine Follow-up (T1- und T2-Vergleich für Gruppe A) durchzuführen. Wir erwarten auch eine größere Einhaltung des Versuchs, da die Eltern dazu veranlasst werden würden, durch Einbeziehung in einen zusätzlichen Weg zur Standardtherapie (und nicht nur die Teilnahme als Kontrollgruppe) teilzunehmen.

Angesichts der erwarteten Anzahl der Teilnehmer und der Bewertungen der ECSP-I-Skala, die in geordneten Kategorien (optimale Ebenen) ausgedrückt werden, wird der Vergleich zwischen den durch das sequentiellen Design (T0, T1 und T2) bereitgestellten Messungen mit nichtparametrischen statistischen Tests durchgeführt:

• Wilcoxon Exact Test zum Längsschnittvergleich jeder Gruppe.
• Test für unabhängige Proben im genauen Formest für unabhängige Proben in der genauen Form (Mann-Whitney-Exakt-Test) zum Vergleich zwischen der Versuchsgruppe und der Kontrollgruppe.
• Die beiden Gruppen werden auch durch eine multivariate Analyse verglichen, die durch Anwenden des ANCOVA -Modells, das für Monate und Basis -Skala -Werte angepasst wurde, durchgeführt wird, um potenzielle Ungleichgewichte aufgrund der niedrigen Stichprobengröße zu korrigieren.

Verfahren

Phase 1: Verabreichung der ECSP-I-Skala in einer typisch entwickelnden Stichprobe Die 20 entwickelnden Kinder werden für die Anpassung und Validierung der beiden Szenen der ECSP-I-Skala an das Nao-Interaktionssystem auf freiwilliger Basis am nahe der ordnungsgemäß ausgebildeten Tnpee von Tnpee von Fondazi-don-don-don-don-don-don-don-don-don-don-don rekrutiert.

Phase 2: Die Verabreichung der ECSP-I-Skala und der Roboter-angepassten Szenen an eine Stichprobe von Kindern mit ASD Die ECSP-I-Skala und -szenen, die an den Social Roboter angepasst sind, werden einer Stichprobe von Kindern mit Autismus-Spektrum-Störung verabreicht, um Erfahrungen zu sammeln und Daten über die Verwaltung dieser Skala an eine klinische Stichprobe von 10 Kindern zu sammeln.

Die Verwaltung wird mit der Aufsicht der Entwickler auf Video aufgezeichnet und codiert.

Phase 3: Rekrutierung und Randomisierung der Stichprobe von Kindern mit ASD. 20 Kinder mit Autismus -Spektrum -Störung werden rekrutiert und einer T0 -Bewertung unterzogen.

Phase 4: Die Probe wird dann in zwei Gruppen unterteilt:

- Eine Gruppe A und Gruppe B, die mit dem Social -Roboter (siehe Anhang A für das Trainingsprotokoll) mit dem Social -Roboter ausgebildet wird.

Phase 5: Alle rekrutierten Stichprobe werden zu unterschiedlichen Zeiten in der Rehabilitationstraining mit NAO nach dem Protokoll im Anhang unterzogen. Das Training dauert 12 Wochen, eine Sitzung pro Woche, die 20 bis 30 Minuten dauert.

Phase 6: Neubewertung zu T1 und T2 gemäß dem Behandlungsschema (siehe Tabelle 3).

Bewertungswerkzeuge

• Griffiths Mental Development Scales III. (GMDS-III) [30]
• Anpassungsverhaltensbewertungssystem II. (Abas II) [31]
• Autismus diagnostisches Beobachtungsschild (ADOS 2) [32, 33]
• Autism Diagnostic Interwiev Revised (ADI-R) [34]
• McArthur-Bates-Fragebogen, erster Vokabular des Kindes (PVB) Gesten und Wörter: Gesamtzahl der Gesten [35]
• Frühe soziale Kommunikationskala (ECSP-I) [27]
• Angepasste Szenen des ECSP-I mit NAO Social Roboter (ECSP-I_ROB) (quantitative Messung von Interaktionsdaten)

Kritikalität Das wichtigste kritische Problem betrifft die Einstellung von Probanden und ihre Verfügbarkeit während des Untersuchungszeitraums und die Kontinuität der Intervention. Aus diesem Grund wurde eine verlängerte Rekrutierungszeit angenommen, die einen großen Teil der gesamten Dauer der Studie abdeckt.

Erwartete Ergebnisse

• Überprüfung der Sensitivität des ECSP-I beim Ergreifen der Verbesserung der soziokommunikativen Fähigkeiten, insbesondere bei der Verwendung von Gesten.
• Verbesserung des Gebrauchs von Gesten, die während des Trainings gelernt wurden, in Bezug auf: - korrekt erlernte Gesten, die im therapeutischen Umfeld in bekannten Szenarien verwendet werden; - gelehrte Gesten, die in der therapeutischen Umgebung in neuen Szenarien korrekt verwendet werden (erster Schritt der Verallgemeinerung);
• Erhöhung der Anzahl der im täglichen Leben verwendeten Gesten (zweite Phase der Verallgemeinerung; MC Arthur -Fragebogen);
• Messung sozialer Interaktionsparameter mit technologischen Instrumenten nachweisbar.