Sviluppo di un dispositivo terapeutico per migliorare la differenziazione del suono vocale nei neonati prematuri

Ogni anno negli Stati Uniti, circa il 10% dei bambini nasce pretermine, con un impatto negativo su quasi 400.000 famiglie solo negli Stati Uniti. Questi bambini spesso sperimentano significativi ritardi cognitivi e linguistici nella prima infanzia, con implicazioni negative sulla funzione sociale e accademica in età scolare e oltre. Funzioni complesse di ordine superiore, come il linguaggio, si basano su processi neurali precoci e più basilari che gettano le basi per connessioni e sistemi successivi. Una funzione fondamentale di elaborazione neurale necessaria per lo sviluppo della cognizione e del linguaggio recettivo è la capacità precoce di differenziare i suoni del parlato gli uni dagli altri (sopra l'udito, una percezione più semplice del suono). Nei neonati prematuri, l'elaborazione del suono del parlato è spesso carente rispetto ai coetanei a termine al momento della dimissione dall'unità di terapia intensiva neonatale (NICU) ed è associata a esiti peggiori a due anni di età. Il tempo trascorso in terapia intensiva neonatale dopo la nascita non compensa l’elaborazione atipica del suono del linguaggio e, nella prima infanzia, molti neonati prematuri necessitano di terapie mirate. Attualmente, nessun intervento tecnologico affronta il problema della scarsa differenziazione del suono del linguaggio dei neonati prematuri durante il ricovero in terapia intensiva neonatale, quando esiste il maggiore potenziale per migliorare questo processo neurale di base.

La radice del problema: a contribuire alla scarsa elaborazione del suono del linguaggio dei neonati pretermine è un ambiente uditivo atipico della terapia intensiva neonatale, sperimentato durante un periodo di vulnerabilità neurale e fasi critiche di sviluppo. L'ambiente della terapia intensiva neonatale è ricco di suoni meccanici o di voci umane che, non filtrati dall'ambiente uterino, sono spesso al di sopra dei livelli di volume raccomandati. Al contrario, l’unità di terapia intensiva neonatale è povera di suoni che normalmente collegherebbero le connessioni in via di sviluppo nel cervello del neonato, come le voci umane in un ambiente naturale. Lo stimolo uditivo ottimale per i bambini dopo la nascita sarebbe la voce dei genitori, a basso volume e indirizzata secondo schemi reattivi e diretti al bambino. Tuttavia, nonostante le politiche di sostegno della terapia intensiva neonatale, pochi genitori possono essere costantemente presenti per fornire questo intervento vocale, a causa di imperativi sociali, geografici ed economici. I determinanti sociali e psicologici della salute aggravano ulteriormente il problema.

Soluzioni: Fornire ai bambini la voce registrata dei genitori quando sono svegli, fisiologicamente stabili e ricettivi può aiutare il loro sistema uditivo in via di sviluppo a ricevere esperienze appropriate. Inoltre, se la voce è: 1) diretta al bambino; 2) a volumi e ritmi calibrati rispetto agli stimoli naturali; e 3) fornito contingentemente su richiesta del bambino (fornito costantemente dopo la stessa facile azione, entro un periodo di tempo molto breve), sono soddisfatte le condizioni di apprendimento ottimale del suono del linguaggio negli esseri umani in via di sviluppo.

Sfide alla progettazione di interventi efficaci: esistono problemi di sicurezza nel posizionare la maggior parte dei dispositivi altoparlanti nelle incubatrici e nelle culle, in particolare i rischi di infezione derivanti da dispositivi che non possono essere completamente disinfettati e la fornitura di suoni forti/non filtrati nei momenti in cui un bambino non è ricettivo, causando instabilità fisiologica . Esistono dubbi sull'efficacia riguardo alla fornitura di contenuti non calibrati quando i circuiti neurali dell'elaborazione uditiva sono immaturi e inefficienti. Inoltre, è stato dimostrato che l’apprendimento attivo nei neonati e nei bambini piccoli è di gran lunga superiore per la plasticità e lo sviluppo del cervello rispetto all’esposizione passiva al materiale registrato. Infine, misurare gli effetti dell’intervento nei neonati preverbali è impreciso utilizzando valutazioni comportamentali standard.

In questa indagine, il team dello studio clinico sfrutterà prove evidenti che dimostrano che la lettura e il canto (calibrati rispetto agli eventi dell'ambiente naturale) sono benefici per lo sviluppo cognitivo e linguistico nei neonati prematuri quando la voce della madre è diretta al bambino su richiesta. La tecnologia studiata è progettata per supportare i neonati in terapia intensiva neonatale coinvolgendo allo stesso tempo le loro madri. La tecnologia è progettata per ottimizzare le esperienze di apprendimento controllando il livello e la durata dell'intervento; Il team dello studio clinico collabora con i team infermieristici della terapia intensiva neonatale per programmare l'erogazione della voce materna durante gli stati stabili e ricettivi. Il dispositivo di intervento è progettato per garantire l'apprendimento attraverso la suzione contingente di un succhietto dotato di sensore di pressione/tempo di suzione, collegato ad un altoparlante che emette la voce della madre. La tecnologia si è dimostrata disinfettabile, per soddisfare gli standard di controllo delle infezioni delle unità di terapia intensiva neonatale. Attraverso questo progetto, i genitori hanno il potere di aiutare i propri figli anche quando hanno i mezzi, le capacità o il tempo per rimanere in ospedale ogni giorno: questa tecnologia supporta le unità di terapia intensiva neonatale nel fornire eccellenza e giustizia nelle cure. Poiché questo studio include una popolazione con una maggiore diversità di determinanti sociali della salute rispetto agli standard nazionali, e a causa di un processo di sostegno familiare già in atto nei siti di studio arruolati, il team dello studio clinico ha compiuto sforzi per garantire la partecipazione alla ricerca per tutti, allo stesso modo, migliorando la generalizzabilità dei risultati risultanti. Infine, il team dello studio clinico misura i risultati in modo obiettivo, utilizzando misure basate sul cervello (EEG) dell’elaborazione del suono del parlato. Queste misure hanno un’elevata validità di costrutto nei neonati prematuri ai fini dello studio perché: (1) sono ricavate in modo coerente attraverso lo spettro della prematurità e dei contesti (2) riflettono il grado di maturità dell’elaborazione del linguaggio (3) sono altamente predittivi dei punteggi del linguaggio recettivo nei neonati pretermine i primi due anni e (4) rispondono al trattamento con un paradigma di voce contingente di 3 settimane. Lo studio è progettato per dimostrare l'efficacia della tecnologia in uno studio randomizzato e controllato utilizzando protocolli rigorosi; il disegno dello studio rispetta le cure standard che molto spesso incorporano l'ascolto passivo del bambino della voce registrata dai genitori (fornendo una misurazione più conservativa dell'effetto dell'intervento rispetto a quando fosse confrontato con l'assenza totale di esposizione); il disegno dello studio indaga i potenziali effetti dell'ambiente della terapia intensiva neonatale, come la tipologia delle stanze (singola o aperta) e il rumore ambientale. Di seguito gli obiettivi dello studio.

1. Lo studio testerà l'ipotesi che ci sarà una maggiore differenza di risposta tra i suoni del parlato all'EEG, per i bambini che ricevono l'intervento vocale della madre contingente alla suzione rispetto ai bambini che sentono la stessa quantità di voce della madre non contingente.
2. Lo studio valuterà se la dimensione dell'effetto dell'intervento aumenta quando il rumore di fondo della terapia intensiva neonatale è inferiore.
3. Lo studio esplorerà se la dimensione dell'effetto dell'intervento varia in base al tipo di stanza della terapia intensiva neonatale.