Modelli di smart computing, sensori e indicatori diagnostici precoci di deficit linguistici e linguistici nella comunicazione infantile (SmartSpeech)

Negli ultimi anni, l’integrazione delle tecnologie digitali e mobili nella sanità e nell’istruzione ha aperto nuove possibilità di monitoraggio e valutazione. Questo studio si baserà su questi progressi implementando modelli di intelligenza artificiale (AI) e apprendimento automatico che offrono processi decisionali in tempo reale e feedback personalizzato. Automatizzando gli aspetti critici del processo diagnostico, questo sistema aiuterà a colmare il divario tra l’esperienza clinica tradizionale e la tecnologia all’avanguardia, migliorando in definitiva gli sforzi di intervento precoce.

Lo studio SmartSpeech sarà una sperimentazione clinica progettata per creare e convalidare un sistema decisionale automatizzato per migliorare lo screening e la diagnosi precoce delle difficoltà di linguaggio e di linguaggio nei bambini piccoli. Questo studio si rivolgerà a bambini con sviluppo tipico e non tipico (neurosviluppo atipico), concentrandosi principalmente sui partecipanti in età prescolare e di scuola elementare. Il sistema utilizzerà modelli informatici intelligenti, sensori biometrici e indicatori diagnostici precoci di carenze linguistiche e linguistiche per fornire ai medici uno strumento affidabile per identificare potenziali problemi di sviluppo.

Due domande di ricerca principali guidano lo studio:

1. Esistono differenze tra bambini con sviluppo tipico e bambini con sviluppo neurologico atipico quando si impegnano nel serious game utilizzato nello studio?
2. Se tali differenze vengono identificate, i dati raccolti possono essere utilizzati per addestrare un sistema decisionale automatizzato che distingua accuratamente tra bambini tipici e atipici dal punto di vista neuroevolutivo sulla base di carenze linguistiche e di linguaggio?

Per valutare le capacità di sviluppo della parola e del linguaggio e le loro manifestazioni, il team interdisciplinare progetterà un gioco serio (SG) basato su teorie che misurano la parola, il linguaggio e le capacità psicomotorie, cognitive, psicoemotive e uditive. Ciascun dominio valuterà l'esecuzione di compiti specifici all'interno delle attività del SG per il partecipante.

Per rispondere alle domande di questo studio, i dati dei bambini con sviluppo tipico verranno confrontati con i dati dei bambini con sviluppo non tipico, analizzando se il sistema di intelligenza artificiale può sintetizzare più punti dati attraverso domini di valutazione per generare un profilo diagnostico completo.

I partecipanti saranno reclutati attraverso un bando aperto distribuito tramite istituti sanitari ed educativi pubblici e privati ​​in tutta la Grecia. Il processo di reclutamento si concentrerà sui genitori di bambini con sviluppo tipico e non tipico di età compresa tra 4 e 12 anni. I genitori saranno invitati a partecipare a riunioni informative in cui verranno spiegati in modo approfondito gli obiettivi, le procedure e le linee guida etiche dello studio.

Durante queste sessioni, i genitori riceveranno informazioni complete sullo scopo dello studio, compreso il ruolo specifico del serious game sviluppato nello studio. La natura del gioco, il coinvolgimento previsto dei figli e le modalità di raccolta dei dati saranno discussi in dettaglio per garantire la trasparenza. Ai genitori verrà chiesto di fornire il consenso informato scritto affinché i loro figli possano partecipare nel pieno rispetto del Regolamento generale sulla protezione dei dati e delle considerazioni etiche. Questi passaggi sono essenziali per garantire che i diritti e la privacy dei partecipanti siano protetti durante lo studio. I genitori forniranno inoltre la storia dello sviluppo del proprio bambino in un questionario online incorporato nel sistema.

Lo studio includerà bambini con sviluppo tipico in età prescolare e scolare e bambini con sviluppo non tipico. Non includerà bambini con altre condizioni mediche o che assumono farmaci che potrebbero potenzialmente influenzare i risultati.

Dopo un incontro informativo e il consenso scritto dei genitori, i partecipanti indosseranno uno smartwatch e si impegneranno in un gioco serio (progettato e sviluppato dal gruppo di ricerca). I bambini giocheranno al SG sotto la diretta supervisione dei medici. Questo gioco sarà progettato per valutare vari ambiti dello sviluppo, tra cui la parola, il linguaggio, le abilità psicomotorie, la funzione cognitiva, il comportamento psicoemotivo e le capacità uditive. Il gioco acquisirà dati vocali e linguistici attraverso le interazioni di gioco insieme ai dati dei sensori del dispositivo indossabile e della fotocamera del tablet (tracciamento degli occhi e variabilità della frequenza cardiaca).

Questo approccio basato sul gioco raccoglierà in modo naturale e coinvolgente diversi punti dati, garantendo una valutazione completa delle capacità linguistiche e linguistiche del bambino.

Il sistema formerà i suoi set di dati per l’analisi per rilevare lo sviluppo del parlato e del linguaggio, inserendo i dati negli algoritmi di intelligenza artificiale selezionati. Lo studio misurerà le abilità comunicative, psicomotorie, cognitive e psicoemotive attraverso attività progettate. Le risposte durante il gameplay verranno valutate, creando il profilo evolutivo del partecipante.

Questo processo di reclutamento strutturato ed etico garantirà la completa aderenza alla protezione dei dati e agli standard etici, mantenendo al contempo il coinvolgimento attivo di genitori e figli. Incorporando la supervisione faccia a faccia e il monitoraggio in tempo reale durante il gioco, lo studio garantirà la qualità e l'integrità dei dati raccolti per l'analisi.

L'SG, abbinato ai sensori dello smartwatch, raccoglierà dati in tempo reale, tra cui:

• Risposte di gioco
• Risposte vocali
• Osserva i dati dalla fotocamera del tablet
• Variabilità della frequenza cardiaca (acquisita tramite lo smartwatch)

Questi dati multimodali verranno elaborati utilizzando algoritmi di rete neurale/apprendimento automatico per classificare le abilità linguistiche e linguistiche nelle diverse fasi di sviluppo. L’uso di questi modelli avanzati di IA consentirà al sistema di:

• Identificare modelli di carenze linguistiche/parlamentari.
• Distinguere tra bambini con sviluppo tipico e quelli con sviluppo non tipico.
• Creare profili diagnostici personalizzati per ciascun partecipante.

Infine, verrà eseguita una valutazione e verifica del sistema intelligente.