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Natural language processing techniques for studying language in pathological ageing: A scoping review
Full text linkBackground
In the past few years there has been a growing interest in the employment of verbal productions as digital biomarkers, namely objective, quantifiable behavioural data that can be collected and measured by means of digital devices, allowing for a low-cost pathology detection, classification and monitoring. Numerous research papers have been published on the automatic detection of subtle verbal alteration, starting from written texts, raw speech recordings and transcripts, and such linguistic analysis has been singled out as a cost-effective method for diagnosing dementia and other medical conditions common among elderly patients (e.g., cognitive dysfunctions associated with metabolic disorders, dysarthria).
Aims
To provide a critical appraisal and synthesis of evidence concerning the application of natural language processing (NLP) techniques for clinical purposes in the geriatric population. In particular, we discuss the state of the art on studying language in healthy and pathological ageing, focusing on the latest research efforts to build non-intrusive language-based tools for the early identification of cognitive frailty due to dementia. We also discuss some challenges and open problems raised by this approach.
Methods & Procedures
We performed a scoping review to examine emerging evidence about this novel domain. Potentially relevant studies published up to November 2021 were identified from the databases of MEDLINE, Cochrane and Web of Science. We also browsed the proceedings of leading international conferences (e.g., ACL, COLING, Interspeech, LREC) from 2017 to 2021, and checked the reference lists of relevant studies and reviews.
Main Contribution
The paper provides an introductory, but complete, overview of the application of NLP techniques for studying language disruption due to dementia. We also suggest that this technique can be fruitfully applied to other medical conditions (e.g., cognitive dysfunctions associated with dysarthria, cerebrovascular disease and mood disorders).
Conclusions & Implications
Despite several critical points need to be addressed by the scientific community, a growing body of empirical evidence shows that NLP techniques can represent a promising tool for studying language changes in pathological aging, with a high potential to lead a significant shift in clinical practice
Visual Confrontation Naming di azioni in soggetti adulti ed anziani: dati della taratura della batteria SMAAV (“Semantic Memory Assessment on Action Verbs”)
Full text linkNell’ampio spettro dei possibili deterioramenti senso-motori e cognitivi cui gli individui sono esposti durante il fisiologico progredire dell’età, le abilità linguistiche solitamente risultano alterate solo in minima parte (Nicholas et al. 1985). Per quanto riguarda le abilità lessicali, tuttavia, mentre la comprensione e la capacità di definizione rimangono pressoché stabili, l’accesso lessicale subisce un significativo declino, soprattutto a partire dalla settima decade di vita (Borod et al. 1980; Nicholas et al. 1985; Nicholas et al. 1987; Au et al. 1995; Ramsay et al. 1999); tale deterioramento non ha, di norma, un impatto significativo sulla vita quotidiana.
Buona parte dei dati sulle capacità di word retrieval in età anziana deriva dalla somministrazione di batterie che privilegiano la classe grammaticale del nome; la classe del verbo, che di solito nelle lingue naturali lessicalizza le azioni, è stata infatti tradizionalmente meno studiata ed utilizzata in ambito psicometrico. Ciò è vero in particolar modo per l’italiano: sebbene alcuni item di visual confrontation naming di azioni siano stati inseriti nelle misure di screening del deterioramento cognitivo generale e nei test di diagnosi dell’afasia, nessuna delle più note batterie interamente dedicate alla lessicalizzazione di eventi risulta ad oggi integralmente tradotta e tarata (Del Corno e Lang 2009; Bianchi 2013).
Anche se l’utilizzo di disegni e foto per la diagnosi testologica è, di fatto, la prassi più comune per lo studio e la validazione della lessicalizzazione di azioni (Gagliardi 2014), è stato dimostrato che le strutture neurali deputate alla decodifica degli stimoli visivi statici e dinamici sono largamente coincidenti e che vi è una sostanziale equivalenza delle prestazioni nel test in relazione alla tipologia di item presentati (Berndt et al. 1997; Lu et al. 2002; Tranel et al. 2008). Stimoli multimediali garantiscono tuttavia una rappresentazione migliore, più “ecologica”, delle azioni. Per definizione le azioni si svolgono infatti nel tempo: i video rispecchiano meglio le modalità secondo cui l’evento si presenta nella normalità alla percezione del soggetto (Szekely et al. 2005; den Ouden et al. 2009).
Lo studio si propone di indagare le modalità con cui individui adulti ed anziani in normalità cognitiva lessicalizzano azioni presentate come item dinamici, allo scopo di individuare eventuali modificazioni dovute al fisiologico processo di invecchiamento.
La predisposizione di un simile test non solo consente di studiare comportamento semantico, preferenze lessicali ed errori più comuni dei parlanti normali, ma è anche potenzialmente rilevante per la corretta valutazione di eventuali deficit semantici in soggetti affetti da forme dementigene e predementigene
SMAAV - Semantic Memory Assessment on Action Verbs
No full textSMAAV [Gagliardi, 2014; 2017] è una batteria di test finalizzata all'indagine delle abilità semantico-lessicali in relazione all'integrità del lessico verbale in produzione e comprensione. La creazione dello strumento, pensato per accompagnare il logopedista nella valutazione delle abilità semantico-lessicali nel deficit afasico e nelle patologie neurodegenerative a carattere dementigeno, è stata inspirata da una serie di considerazioni di tipo linguistico: in primis dalla constatazione dell'importanza della classe lessicale del verbo all'interno della comunicazione orale [Halliday, 1989], ed in particolare della classe dei verbi di azione, che analisi corpus-based dimostrano essere quella a maggior frequenza d'uso [Moneglia & Panunzi; 2010]. Alla luce di questi dati, è evidente che una
compromissione a carico di questa classe lessicale, tradizionalmente meno indagata nella prassi della
valutazione neuropsicologica, possa danneggiare gravemente il livello di funzionalità del paziente
nell'utilizzo del linguaggio. Alcune peculiarità la rendono una risorsa particolarmente innovativa: 1) indaga specificamente l'ambito semantico-lessicale del verbo, colmando una lacuna nel panorama degli strumenti testistici standardizzati per l'italiano; 2) dal momento che gli item sono generati a partire dalla selezione e dall'analisi di dati estratti da una risorsa linguistica, l'ontologia multimediale dell'azione IMAGACT [Moneglia et al., 2014], le relazioni semantiche tra lessemi sono controllate; 3) propone stimoli dinamici (brevi video di 3-6 secondi), che rendono la rappresentazione dell'azione più ecologica.
Grazie alla sua facile e rapida somministrazione e all'ecologicità degli stimoli multimediali, SMAAV sembra essere adatta per integrare i test forniti dalle tradizionali batterie di valutazione neuropsicologica dei deficit afasici e del deterioramento cognitivo, ed in particolare per effettuare un'indagine di secondo livello della componente semantica, in input ed in output.
Lo strumento, validato psicometricamente su 95 soggetti adulti ed anziani normotipici, è stato somministrato in via sperimentale a gruppi di pazienti colpiti da afasia in seguito a cerebrolesione acquisita, prevalentemente a carico dell'emisfero sinistro ricoverati presso case di cura toscane (Villa Fiorita di Prato, IRCCS Don Carlo Gnocchi e IFCA Spa Casa di cura Ulivella e Glicini di Firenze) [Corsi, 2016; Corsi & Gagliardi 2016; Lippi, 2018; Shabana, 2018], dimostrando buona efficacia nell'evidenziare criticità lessicali e semantiche non rilevate dalla valutazione generale delle funzioni linguistiche. È al momento in corso la somministrazione a pazienti con Mild Cognitive
Impairment e Demenza [Fanetti, tesi di laurea in corso]
Linguistica per le professioni sanitarie
No full textLa linguistica, ovvero “lo studio scientifico del linguaggio umano e delle lingue storico-naturali”, rappresenta un’area di ricerca fortemente interdisciplinare, al crocevia tra numerose discipline, tra cui antropologia, intelligenza artificiale, filosofia, psicologia e, soprattutto, neuroscienze cognitive. Il volume fornisce un’introduzione generale alla materia, rivolta principalmente agli studenti universitari e ai professionisti che a vario titolo svolgono attività di diagnosi, cura e riabilitazione di patologie che coinvolgono il linguaggio, ma apprezzabile anche dal linguista che si voglia avvicinare allo studio degli aspetti ontogenetici e/o deficitari della comunicazione. Associando un impianto descrittivo tradizionale, basato sui classici livelli di analisi linguistica (fonetica, fonologia, lessico, morfologia, sintassi e pragmatica), a box di approfondimento clinico, si propone di fornire una descrizione puntuale ma accessibile di concetti e metodi di studio del linguaggio verbale, sia nei suoi aspetti formali che funzionali
Inter-Annotator Agreement in linguistica: una rassegna critica
Full text linkI coefficienti di Inter-Annotator Agreement sono ampiamente utilizzati in Linguistica Computazionale e NLP per valutare il livello di “affidabilità” delle annotazioni linguistiche. L’articolo propone una breve revisione della letteratura scientifica sull’argomento.Agreement indexes are widely used in Computational Linguistics and NLP to assess the reliability of annotation tasks. The paper aims at reviewing the literature on the topic, illustrating chance-corrected coefficients and their interpretation
La definizione delle relazioni intra- e interlinguistiche nella costruzione dell’ontologia IMAGACT
Full text linkIMAGACT è un'ontologia interlinguistica che rende esplicito il range di variazione pragmatica associata ai predicati azionali a media ed alta frequenza in italiano ed inglese. Le classi di azione che rappresentano le entità di riferimento dei concetti linguistici, indotte da corpora di parlato da linguisti madrelingua, sono rappresentate in tale risorsa lessicale nella forma di scene prototipiche (Rosch 1978). Tale metodologia sfrutta la capacità dell’utente di trovare somiglianze tra immagini diverse indipendentemente dal linguaggio, sostituendo alla tradizionale definizione semantica, spesso sottodeterminata e linguo-specifica, il riconoscimento e l’identificazione dei tipi azionali. L'articolo illustra i criteri generali che hanno ispirato il mapping inter-/intra- linguistico dei dati derivati da corpora per la formazione dell'ontologia, le questioni di natura teorica e tecnica poste dalla costruzione della risorsa e le soluzioni adottate. Vengono descritte le tipologie e la natura delle relazioni tra le entità del database nella sua versione 1.0, e le modalità generali con cui i materiali linguistici annotati sono stati organizzati in una struttura dati coerente
La riserva cognitiva in ambito afasiologico. Potenzialità e limiti
No full textNegli ultimi anni ha assunto una rilevanza crescente in letteratura la nozione di “riserva cognitiva” (CR), costrutto teorico che descrive “l’insieme di abilità cognitive, capacità strategiche e conoscenze acquisite che, nell’arco della vita, le esperienze vissute hanno permesso di accumulare” (Mondini, 2013), e che determina una maggior resilienza del cervello al danno neurologico. Proposto nell’ambito delle patologie dementigene per rendere conto della discrepanza tra il grado di degenerazione corticale e la sua manifestazione clinica (Katzman et al. 1988; Stern, 2009), postula che le differenze individuali nei processi cognitivi, e quindi nei sotto-stanti network neurali, conseguenti alle diverse esperienze a cui il soggetto è stato esposto (es. educazione, occupazione lavorativa e attività ricreative intellettualmente stimolanti), consentano ad alcuni pazienti di fronteggiare meglio modificazioni cerebrali strutturali e funzionali, costituendo dunque un fattore protettivo per il decadimento cognitivo.
Meno chiara è però al momento la rilevanza della CR rispetto alle sequele di patologie del linguaggio di natura traumatica e vascolare: sebbene le “linee guida per la gestione del paziente afasico” della Federazione Logopedisti Italiani (2009) invitino a prendere in considerazione le caratteristiche personali del soggetto nella stesura degli obiettivi del programma riabilitativo, nella pratica clinica la nozione non è di norma tenuta in debito conto e, di fatto, i principali test psicometrici per la valutazione delle funzioni linguistiche e comunicative (ad es. AAT, BADA, ENPA, test dei gettoni) prevedono correzioni statistiche solo per i parametri di età e scolarità. Parimenti, estremamente scarse sono le attuali conoscenze sul ruolo giocato dalla sede della lesione e sulla suscettibilità delle diverse abilità cognitive, ed in particolare delle funzioni esecutive, all’effetto mitigante della CR (MacPherson et al., 2014).
Il paper si propone perciò di illustrare il costrutto teorico, presentando lo stato dell’arte sull’argomento: in particolare verranno descritti i risultati di un questionario somministrato ad un campione di logopedisti italiani con lo scopo di misurare la familiarità con la nozione e la sua effettiva applicazione nella pratica della professione, e discusse le maggiori criticità per un suo utilizzo nei deficit di natura afasica.
L’articolo è organizzato come segue: il §2 introduce il concetto di “riserva”, cerebrale e cognitiva, illustrando i fattori neurofisiologici e socio-culturali utili alla sua quantificazione e discutendone l’impatto sul decorso delle patologie del sistema nervoso centrale che comportano un decadimento cognitivo; nel §3 viene valutata la rilevanza della CR in ambito afasiologico e sono presentati i risultati del questionario; nel §4 vengono proposte alcune riflessioni che scaturiscono dall’analisi delle risposte fornite dai partecipanti al sondaggio circa l’attuale rilevanza e applicazione clinica del costrutto nella pratica logopedica in Italia; le conclusioni sono infine riportate al §5
“SMAAV”: una batteria di test semantici per lo studio e la diagnosi del Mild Cognitive Impairment.
No full textA partire dalla seconda metà del Ventesimo secolo nella società occidentale si è assistito ad una vera e propria rivoluzione demografica: l’aspettativa di vita si è allungata e l’età media della popolazione è passata da 54 a 80 anni (Chattat, 2004). Tale aumento ha fatto sì che il tema della “fragilità” dell’anziano abbia assunto caratteri di emergenza e che le patologie di carattere degenerativo che comportano un deterioramento cognitivo, ed in particolare il morbo di Alzheimer (Alzheimer’s Disease, AD), abbiano ricevuto un’attenzione crescente in
campo clinico per il loro alto costo sociale. Vi è una difficoltà oggettiva nel determinare l’entità e la natura delle
modificazioni delle funzioni cognitive correlate all’età rispetto a quelle imputabili a un disturbo di tipo dementigeno, soprattutto in ragione dell’elevata variabilità interindividuale che caratterizza il declino delle attività intellettive nel corso della terza e della quarta età. Non esiste, infatti, una soglia sul piano biologico che delimiti il passaggio
da una situazione di normalità cognitiva ad una di demenza severa e conclamata; si tratta piuttosto di un continuum cognitivo, che va dall’invecchiamento normale alla demenza passando per una fase di
compromissione cognitiva lieve. Il Mild Cognitive Impairment (MCI), come entità clinica, individua appunto questa zona grigia.
Ad oggi non esiste, purtroppo, un trattamento farmacologico in grado di prevenire o di far regredire il processo degenerativo che porta alla morte neuronale che caratterizza la malattia dal punto di vista pato-fisiologico.
È perciò auspicabile che la diagnosi giunga in una fase precoce, nella quale le funzioni cognitive siano ancora conservate. Da un lato ciò rende infatti possibile mettere in campo trattamenti terapeutici in grado di ritardarne la progressione, rallentando ad esempio la deposizione nel cervello di proteina amiloide coinvolta
nell’eziopatogenesi della malattia; dall’altro una diagnosi preclinica consente al paziente di prendere attivamente parte alle discussioni sul proprio futuro, in una fase in cui la sua capacità decisionale non risulta
ancora intaccata o lo è solo in minima parte (Morris et al., 2001).
L’articolo presenterà la struttura e le modalità di taratura della batteria di test SMAAV (“Semantic Memory Assessment on Action Verbs”). Tale strumento, creato a partire da una selezione di dati estratti
dall’ontologia IMAGACT (Moneglia et al., 2014), potrebbe essere utilizzato a supporto delle batterie tradizionalmente impiegate in ambito clinico e sperimentale per lo studio e la diagnosi del disturbo
alla luce della semantica dei verbi d’azione
Verso una riabilitazione ecologica del lessico azionale. Adattamento degli stimoli multimediali della batteria SMAAV alla valutazione logopedica del deficit afasico.
No full textConsiderata l’importanza del verbo all’interno della frase (Serianni, 1988; Chierchia, 1997) e l’alta frequenza del lessico azionale (Moneglia & Panunzi, 2010), risulta evidente il forte impatto sullo scambio comunicativo della compromissione delle capacità di comprendere e/o formulare messaggi riferiti ad eventi. Con l’intento di mettere a punto uno strumento specifico per la valutazione del lessico e della semantica azionale in soggetti afasici, è stata indagata la possibilità di declinare in ambito logopedico SMAAV, una batteria di test originariamente rivolta all’individuazione precoce del Mild Cognitive Impairment (MCI)
Rappresentazione dei concetti azionali attraverso prototipi e accordo nella categorizzazione dei verbi generali. Una validazione statistica.
No full textThis paper presents the results of a research aimed at evaluating the consistency of the categorization of actions. The study focuses
on a set of semantically related verbs of the IMAGACT database ("girare" semantic area), annotated by mother tongue informants.
Statistic validation, consisting of three tests, is based on inter-tagger agreement. The task entails the disambiguation of concepts
depicted by prototypic scenes
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