Giochi di mirroring interattivi con robot sociale (iogioco) e sistema robotico adattato in scala clinica (riscale) (RISCALE)

Contesto: l'importanza dell'intervento precoce nei disturbi dello spettro autistico (ASD) è stata ampiamente dimostrata e le traiettorie dello sviluppo nell'ASD evidenziano l'importanza della comunicazione non verbale, come la produzione di gesti intransitivi, come possibile fattore prognostico positivo per lo sviluppo del linguaggio. Anche l'uso di strumenti tecnologici nella terapia di individui con ASD è diventato sempre più importante a causa del loro maggiore impegno e reattività agli oggetti tecnologici, come i robot.

Abbiamo sviluppato un protocollo di allenamento usando il robot umanoide NAO, chiamato Iogioco (giochi di mirroring interattivo con robot sociale), basato sull'uso di gesti intransitivi incorporati in dialoghi naturalistici, stimolando un'interazione triadica tra bambino, robot e terapeuta. L'allenamento è diviso in sei livelli; I primi 2 livelli erano chiamati "livelli di familiarizzazione" e gli altri 4 erano "livelli di allenamento". La configurazione tecnologica include diversi livelli di complessità, dai compiti di mirroring alla costruzione di interazioni spontanee. In precedenza abbiamo testato il protocollo su 10 bambini in età prescolare con ASD (2-6 anni) in uno studio pilota fondando risultati promettenti (Annunziata et al, 2024). Abbiamo quindi sviluppato uno studio controllato randomizzato per testare l'efficacia di questo intervento.

L'obiettivo principale dello studio riscale è valutare l'efficacia della formazione NAO nel migliorare le capacità socio-comunicative e nell'acquisizione di gesti comunicativi usando la scala ECSP-I come misura di esito primario.

Un secondo obiettivo deriva dall'esperienza tecnologica acquisita in questi due anni sullo sviluppo di metodi per la registrazione quantitativa dell'interazione sociale (operatore infantile, contatto con lo sguardo infantile, attenzione congiunta ...). 2 scenari sono stati identificati nella scala che possono essere raggiunti sia con l'operatore umano che attraverso l'azione di NAO:

• la risposta al gesto di indicazione dell'adulto;
• La risposta differenziale - attenzione articolare e/o regolazione del comportamento - all'attivazione di un giocattolo meccanico).

I due scenari verranno filmati con attrezzature Kinect e i dati misurabili saranno acquisiti per l'analisi quantitativa. La procedura sarà validata su un campione di bambini in via di sviluppo tipicamente (circa 20); Adattato e validato lo strumento sul campione di bambini in via di sviluppo tipicamente, quindi la somministrazione e quindi la convalida della configurazione ottenuta su soggetti con disturbo dello spettro autistico.

L'obiettivo è valutare se e come le modalità di esplorazione visiva e il cambiamento di attenzione congiunta e/o differiscono pre e post-formazione e le differenze che possono essere evidenti nelle modalità di interazione tra bambino e operatore e tra figlio e robot.

Con il tempo, quindi, verrà fornito quanto segue:

1. Per impostare, adattare e successivamente convalidare l'impostazione della registrazione video con l'identificazione dei parametri quantitativi rilevabili attraverso strumenti tecnologici (ECSP-I_ROB) su un campione di bambini in via di sviluppo tra 18 e 24 mesi
2. Per impostare, adattare e successivamente convalidare l'impostazione della registrazione video con la misurazione dei parametri quantitativi rilevabili attraverso strumenti tecnologici (ECSP-I_ROB) su un campione di bambini con disturbo dello spettro autistico di età inferiore ai 72 mesi
3. Inizia ad allenarti con NAO su un gruppo di bambini con ASD di età compresa tra 24 e 72 mesi con amministrazione ECSP-I pre e post trattamento.

Obiettivi

1. Per valutare l'efficacia dell'intervento basato su robot sulle capacità socio-comunicative e nell'acquisizione di gesti intransitivi utilizzati a fini comunicativi usando l'ECSP-I e il questionario MacArthur come misura di risultato. La logica rimane quella già dettagliata nella fase precedente, vale a dire che i bambini ASD tendono ad avere maggiori difficoltà a prestare attenzione alla variabilità e alla molteplicità dei segnali che caratterizzano l'interazione sociale umana (ad es. mimetismo, gesti ...), un aspetto che potrebbe portare a un possibile minore interesse per l'interazione con un individuo che in un oggetto tecnologico verso il quale sembrerebbero più attenti, reattivi e rapidi in risposta
2. Identifica e descrivi i parametri misurabili dell'interazione "sociale" all'interno della sessione di riabilitazione con NAO e operatore e verifica la loro evoluzione e differenze all'inizio e alla fine del trattamento e tra i diversi partner sociali.

Traduzione Il presente studio consentirà di verificare la fattibilità e l'usabilità del protocollo di valutazione sperimentale in base all'uso del robot sociale NAO.

Se viene dimostrata la sua validità, questo metodo potrebbe aiutare a rendere gli interventi di habilitative nei bambini con ASD più motivanti ed efficaci, favorendo la generalizzazione delle competenze acquisite nel contesto della vita quotidiana.

Studio di metodologia Progetta

Tipo di studio Studio sperimentale a basso rischio

Casi di studio Fase 1: 20 bambini in via di sviluppo in genere di età compresa tra 18-24 mesi per l'acquisizione di dati ECSP-I_ROB (amministrazione videocassetta ECSP-I) Fase 2: 10 Bambini ASD-Uscitaggio filmato ECSP-I Fase 3: 20 bambini con diagnosi di ASD di età compresa tra 24 e 72 mesi, già responsabile per il trattamento della riabilitazione, che saranno successivamente divisi in due gruppi.

Assunzione campione I 20 bambini in via di sviluppo verranno reclutati per l'adattamento e la convalida della scala ECSP-I al sistema di interazione NAO su base volontaria al vicino del Politecnico di Miano e sarà valutato da un tnpee adeguatamente addestrato di Fondazione Don Gnocchi

I bambini con ASD saranno reclutati tra i soggetti che appartengono alle cliniche ambulatoriali o ai trattamenti di riabilitazione ambulatoriale presso l'IRCCS Fondazione Don Gnocchi. Il campione sarà reclutato sequenzialmente tra i bambini responsabili per il trattamento di riabilitazione, che hanno una diagnosi di disturbo dello spettro autistico confermato con i principali strumenti di standard dorati.

Dimensione del campione Il calcolo della dimensione del campione si basa sull'obiettivo primario dello studio, vale a dire la valutazione con la scala ECSP-I del gruppo trattato e il gruppo di controllo.

Utilizzando il test di Mann-Whitney per campioni indipendenti per confrontare i due gruppi, con una stima di deviazione standard di 0,56 e un progetto di studio con un rapporto 1: 1 tra il gruppo trattato e il gruppo di controllo, viene calcolato che è richiesto un campione di 10 soggetti di ciascun gruppo per evidenziare una differenza attesa di 0,8 punti sulla scala con una potenza di studio dell'80% e un livello di significato di 5%.

Analisi statistica Un design sequenziale verrà adottato per il confronto tra i due gruppi. L'adozione di questo progetto consentirà di ottenere un campione di 20 partecipanti per il confronto pre e post-formazione e di offrire la formazione fornita per il gruppo sperimentale (gruppo A) anche al gruppo di controllo inizialmente (gruppo B) senza oneri sostanziali per la procedura di terapia standard; Consentirà inoltre di verificare la modifica dovuta esclusivamente al passare del tempo e alla terapia standard (confronto T0 e T1 per il gruppo B) e di effettuare un follow-up (confronto T1 e T2 per il gruppo A). Ci aspettiamo anche una maggiore aderenza al processo, poiché i genitori sarebbero attirati a partecipare dall'inclusione in un percorso aggiuntivo verso la terapia standard (e non semplicemente la partecipazione come gruppo di controllo).

Dato il numero previsto di partecipanti e i punteggi della scala ECSP-I che sono espressi nelle categorie ordinate (livelli ottimali), il confronto tra le misurazioni previste dal design sequenziale (T0, T1 e T2) verrà effettuato con test statistici non parametrici:

• Test esatto di Wilcoxon, per il confronto longitudinale di ciascun gruppo.
• Test per campioni indipendenti nel test della forma esatta per campioni indipendenti nella forma esatta (test esatto di Mann-Whitney), per il confronto tra il gruppo sperimentale e il gruppo di controllo.
• I 2 gruppi verranno inoltre confrontati attraverso un'analisi multivariata, condotta applicando il modello ANCOVA regolato per mesi di età e valori di scala basale per correggere potenziali squilibri a causa della bassa dimensione del campione.

Procedure

Fase 1: somministrazione della scala ECSP-I su un campione tipicamente in via di sviluppo, i 20 bambini in via di sviluppo in via di sviluppo saranno reclutati per l'adattamento e la convalida delle due scene della scala ECSP-I al sistema di interazione NAO su base volontaria al Donpee di Fondato

Fase 2: la somministrazione della scala ECSP-I e delle scene adattate al robot a un campione di bambini con ASD la scala ECSP-I e le scene adattate al robot sociale verranno somministrate a un campione di bambini con disturbo dello spettro autistico per ottenere esperienza e raccogliere dati sulla amministrazione di questa scala a un campione clinico di 10 bambini.

L'amministrazione verrà filmata e codificata con la supervisione degli sviluppatori.

Fase 3: reclutamento e randomizzazione del campione di bambini con ASD. Verranno reclutati 20 bambini con disturbo dello spettro autistico, sottoposti alla valutazione T0.

Fase 4: il campione verrà quindi diviso in due gruppi:

- Un gruppo A e gruppo B, che effettueranno la formazione con il robot sociale (vedi Appendice A per il protocollo di formazione) in 2 volte diverse.

Fase 5: tutto il campione reclutato sarà sottoposto, in momenti diversi, per la formazione di riabilitazione con NAO seguendo il protocollo nell'Appendice. L'allenamento durerà 12 settimane, con una sessione a settimana, della durata di 20-30 minuti.

Fase 6: rivalutazione a T1 e T2 secondo lo schema di trattamento (vedere la Tabella 3).

Strumenti di valutazione

• Griffiths Mental Development Scapes III ED (GMDS-III) [30]
• Sistema di valutazione del comportamento adattivo II (ABAS II) [31]
• Autism Diagnostic Observation Shisdule (ADOS 2) [32, 33]
• Autism Diagnostic Interwiev Revised (ADI-R) [34]
• McArthur-Bates questionario, primo vocabolario dei gesti e parole del bambino (PVB): numero totale di gesti [35]
• Early Social Communication Scale (ECSP-I) [27]
• Scene adattate dell'ECSP-I con robot sociale NAO (ECSP-I_ROB) (misurazione quantitativa dei dati di interazione)

Criticità Il principale problema critico riguarda l'assunzione di soggetti e la loro disponibilità durante il periodo di studio e la continuità dell'intervento. Per questo motivo, è stato ipotizzato un periodo di reclutamento prolungato, che coprirà gran parte dell'intero periodo di durata dello studio.

Risultati previsti

• Verifica della sensibilità dell'ECSP-I nel comprendere il miglioramento delle capacità socio-comunicative, in particolare nell'uso dei gesti.
• Miglioramento dell'uso dei gesti appresi durante la formazione, in termini di: - gesti correttamente appresi utilizzati in ambito terapeutico in scenari noti; - Gesti appresi correttamente utilizzati nell'impostazione terapeutica in nuovi scenari (primo passo di generalizzazione);
• Aumento del numero di gesti utilizzati nella vita quotidiana (seconda fase di generalizzazione; questionario MC Arthur);
• Misurazione dei parametri di interazione sociale rilevabili con strumenti tecnologici.