Automated Language Analysis in Neurodegenerative Diseases: Application of Artificial Intelligence Models (AILAN)
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.
Przegląd badań
Status
Status
Warunki
Warunki
Interwencja / Leczenie
Interwencja / Leczenie
Szczegółowy opis
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.
Typ studiów
Typ studiów
Zapisy (Szacowany)
Zapisy
Faza
Faza
- Nie dotyczy
Kontakty i lokalizacje
Kontakt w sprawie studiów
Kontakt w sprawie studiów
- Nazwa: Petronilla Battista, PhD
- Numer telefonu: +390807814331
- E-mail: petronilla.battista@icsmaugeri.it
Kopia zapasowa kontaktu do badania
- Nazwa: Gaia C Santi, PhD
- E-mail: gaia.santi@icsmaugeri.it
Lokalizacje studiów
-
-
-
Bari, Włochy, 70124
- Rekrutacyjny
- Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS Bari
-
Kontakt:
- Petronilla Battista, PhD
- E-mail: petronilla.battista@icsmaugeri.it
-
Kontakt:
- Simona Aresta
- E-mail: simona.aresta@icsmaugeri.it
-
Pod-śledczy:
- Gaia C Santi, PhD
-
-
Kryteria uczestnictwa
Kryteria kwalifikacji
Kryteria kwalifikacji
Wiek uprawniający do nauki
Akceptuje zdrowych ochotników
Płeć kwalifikująca się do nauki
Opis
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.
Plan studiów
Jak projektuje się badanie?
Szczegóły projektu
- Główny cel: Diagnostyczny
- Przydział: Nielosowe
- Model interwencyjny: Zadanie dla jednej grupy
- Maskowanie: Brak (otwarta etykieta)
Liczba ramion
Broń i interwencje
Grupa uczestników / ArmGrupa uczestników / Arm |
Interwencja / LeczenieInterwencja / Leczenie |
|---|---|
|
Aktywny komparator: 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. |
|
Eksperymentalny: 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. |
|
Eksperymentalny: 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. |
|
Eksperymentalny: 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. |
Co mierzy badanie?
Podstawowe miary wyniku
Podstawowe miary wyniku
Miara wyniku |
Opis środka |
Ramy czasowe |
|---|---|---|
|
Performance of AI-based language analysis in distinguishing diagnostic groups
Ramy czasowe: 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.)
|
Współpracownicy i badacze
Sponsor
Sponsor
Współpracownicy
Współpracownicy
Śledczy
Śledczy
- Główny śledczy: Petronilla Battista, PhD, Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS Bari
- Krzesło do nauki: Gaia Santi, PhD, Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS Lumezzane
- Dyrektor Studium: Simona Aresta, PhD, Istituti Clinici Scientifici Maugeri IRCCS Bari
Publikacje i pomocne linki
Publikacje ogólne
- Battista P, Salvatore C, Berlingeri M, Cerasa A, Castiglioni I. Artificial intelligence and neuropsychological measures: The case of Alzheimer's disease. Neurosci Biobehav Rev. 2020 Jul;114:211-228. doi: 10.1016/j.neubiorev.2020.04.026. Epub 2020 May 11.
- Palmirotta C, Aresta S, Battista P, Tagliente S, Lagravinese G, Mongelli D, Gelao C, Fiore P, Castiglioni I, Minafra B, Salvatore C. Unveiling the Diagnostic Potential of Linguistic Markers in Identifying Individuals with Parkinson's Disease through Artificial Intelligence: A Systematic Review. Brain Sci. 2024 Jan 28;14(2):137. doi: 10.3390/brainsci14020137.
- Battista, P., Aresta, S., Santacesaria, P., Benzini, A., Palmirotta, C., Tagliente, S., ... & Benussi, A. (2025). Natural Language Processing differentiates between Italian individuals with Nonfluent/Agrammatic from Logopenic variants of PPA. Alzheimer's & Dementia, 21, e105208.
- Aresta S, Battista P, Palmirotta C, Tagliente S, Lagravinese G, Santacesaria P, Benzini A, Mongelli D, Minafra B, Lunetta C, Garcia AM, Salvatore C. Digital phenotyping of Parkinson's disease via natural language processing. NPJ Parkinsons Dis. 2025 Jun 23;11(1):182. doi: 10.1038/s41531-025-01050-8.
Daty zapisu na studia
Główne daty studiów
Rozpoczęcie studiów (Rzeczywisty)
Rozpoczęcie studiów
Zakończenie podstawowe (Szacowany)
Zakończenie podstawowe
Ukończenie studiów (Szacowany)
Ukończenie studiów
Daty rejestracji na studia
Pierwszy przesłany
Pierwszy przesłany
Pierwszy przesłany, który spełnia kryteria kontroli jakości
Pierwszy przesłany, który spełnia kryteria kontroli jakości
Pierwszy wysłany (Rzeczywisty)
Pierwszy wysłany
Aktualizacje rekordów badań
Ostatnia wysłana aktualizacja (Rzeczywisty)
Ostatnia wysłana aktualizacja
Ostatnia przesłana aktualizacja, która spełniała kryteria kontroli jakości
Ostatnia przesłana aktualizacja, która spełniała kryteria kontroli jakości
Ostatnia weryfikacja
Ostatnia weryfikacja
Więcej informacji
Terminy związane z tym badaniem
Słowa kluczowe
Dodatkowe istotne warunki MeSH
- Synukleinopatie
- Choroby mózgu
- Choroby ośrodkowego układu nerwowego
- Choroby Układu Nerwowego
- Zaburzenia psychiczne
- Choroby metaboliczne
- Zaburzenia neurokognitywne
- Demencja
- Tauopatie
- Zaburzenia ruchowe
- Zaburzenia Parkinsona
- Choroby jąder podstawy
- TDP-43 Proteinopatie
- Niedobory proteostazy
- Zwyrodnienie płata czołowo-skroniowego
- Choroby żywieniowe i metaboliczne
- Choroba Alzheimera
- Choroba Parkinsona
- Choroby neurodegeneracyjne
- Otępienie czołowo-skroniowe
- Choroba ciał Lewy'ego
Inne numery identyfikacyjne badania
Inne numery identyfikacyjne badania
- Prot.2541/CEL
Plan dla danych uczestnika indywidualnego (IPD)
Planujesz udostępniać dane poszczególnych uczestników (IPD)?
Opis planu IPD
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.
Informacje o lekach i urządzeniach, dokumenty badawcze
Bada produkt leczniczy regulowany przez amerykańską FDA
Bada produkt urządzenia regulowany przez amerykańską FDA
Te informacje zostały pobrane bezpośrednio ze strony internetowej clinicaltrials.gov bez żadnych zmian. Jeśli chcesz zmienić, usunąć lub zaktualizować dane swojego badania, skontaktuj się z register@clinicaltrials.gov. Gdy tylko zmiana zostanie wprowadzona na stronie clinicaltrials.gov, zostanie ona automatycznie zaktualizowana również na naszej stronie internetowej .