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Automated Language Analysis in Neurodegenerative Diseases: Application of Artificial Intelligence Models (AILAN)

2026년 11월 2일 업데이트: Istituti Clinici Scientifici Maugeri SpA

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.

연구 개요

상세 설명

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.

연구 유형

중재적

등록 (추정된)

200

단계

  • 해당 없음

연락처 및 위치

이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.

연구 연락처

연구 연락처 백업

연구 장소

참여기준

연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.

자격 기준

공부할 수 있는 나이

40년 (성인, 고령자)

건강한 자원 봉사자를 받아들입니다

예

연구 대상 성별

모두

설명

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.

공부 계획

이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.

연구는 어떻게 설계됩니까?

디자인 세부사항

  • 주 목적: 특수 증상
  • 할당: 무작위화되지 않음
  • 중재 모델: 단일 그룹 할당
  • 마스킹: 없음(오픈 라벨)

무기와 개입

참가자 그룹 / 팔
개입 / 치료
활성 비교기: 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.

실험적: 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.

실험적: 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.

실험적: 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.

연구는 무엇을 측정합니까?

주요 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
Performance of AI-based language analysis in distinguishing diagnostic groups
기간: 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.)

공동 작업자 및 조사자

여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.

수사관

  • 수석 연구원: Petronilla Battista, PhD, Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS Bari
  • 연구 의자: Gaia Santi, PhD, Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS Lumezzane
  • 연구 책임자: Simona Aresta, PhD, Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS Bari

간행물 및 유용한 링크

연구에 대한 정보 입력을 담당하는 사람이 자발적으로 이러한 간행물을 제공합니다. 이것은 연구와 관련된 모든 것에 관한 것일 수 있습니다.

연구 기록 날짜

이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.

연구 주요 날짜

연구 시작 (실제)

2025년 10월 20일

기본 완료 (추정된)

2028년 1월 31일

연구 완료 (추정된)

2028년 10월 31일

연구 등록 날짜

최초 제출

2026년 10월 26일

QC 기준을 충족하는 최초 제출

2026년 10월 29일

처음 게시됨 (실제)

2026년 10월 30일

연구 기록 업데이트

마지막 업데이트 게시됨 (실제)

2026년 11월 3일

QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출

2026년 11월 2일

마지막으로 확인됨

2026년 10월 1일

추가 정보

이 연구와 관련된 용어

개별 참가자 데이터(IPD) 계획

개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?

아니요

IPD 계획 설명

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.

약물 및 장치 정보, 연구 문서

미국 FDA 규제 의약품 연구

아니

미국 FDA 규제 기기 제품 연구

아니

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