Ricerche

Molto prima che compaiano i segni rivelatori del morbo di Parkinson (MP), che includono tremori e rigidità muscolare, ci sono altri segni più sottili della malattia. Questi includono cambiamenti nella pronuncia orale e nel linguaggio e difficoltà a respirare o deglutire. Anche le persone con morbo di Alzheimer (MA) possono subire una riduzione del loro vocabolario e la tendenza a ripetere determinate parole.

Anche questi sintomi compaiono molto prima che si verifichi una chiara perdita di memoria. Sfortunatamente, le diagnosi vengono solitamente effettuate solo quando i cambiamenti osservati in qualcuno diventano abbastanza significativi da distinguerlo dal resto della popolazione.

L'importanza della diagnosi precoce

La diagnosi precoce è un fattore chiave nel rallentare la progressione di queste malattie. Alcuni trattamenti sono più efficaci se somministrati nelle primissime fasi. Purtroppo, però, spesso le diagnosi vengono effettuate troppo tardi, quando i sintomi diventano evidenti. Questa situazione è dovuta in parte alla natura sottile e variabile dei primi segni della malattia, ma anche alle pratiche cliniche che si basano ancora in gran parte sull’osservazione dei sintomi visibili e avanzati.

In qualità di prof.ssa all'École de Technologie Supérieure (ÉTS) e titolare della cattedra di ricerca in monitoraggio sanitario multimodale e rilevamento precoce delle malattie, la mia ricerca si concentra sull'uso di sensori indossabili, in particolare dispositivi intrauricolari, per cogliere e analizzare segnali fisiologici e comportamentali di salute. L’obiettivo è sviluppare strumenti che rendano possibile un monitoraggio sanitario continuo, non invasivo e personalizzato in modo da poter individuare precocemente alcune patologie, in particolare le malattie neurodegenerative.

Le tecnologie indossabili hanno un ruolo chiave in neuropsicologia, poiché ci consentono di raccogliere molte più informazioni di quelle che possiamo ottenere attraverso l’osservazione clinica tradizionale. Grazie a sensori e algoritmi avanzati, è ora possibile misurare oggettivamente marcatori sottili legati al funzionamento cognitivo ed emotivo, in tempo reale. Ciò rende possibile avere pratiche cliniche più precise e personalizzate, che completeranno l’esperienza dei medici e promuoveranno una migliore comprensione e supporto per i pazienti.

Ognuno di noi è un individuo unico. Le nostre capacità cognitive non sono tutte uguali fin dall’inizio. Il nostro vocabolario, la memoria, l’attenzione, il ragionamento e le capacità visuospaziali ci distinguono dagli altri. Dobbiamo essere in grado di rilevare precocemente i cambiamenti individuali per poter vedere più rapidamente i segni di un deterioramento della salute. Inoltre, un approccio che combina più segnali – anziché un singolo parametro, come la frequenza cardiaca – consente una visione più completa di come sta progredendo la malattia.

L'orecchio: una finestra inaspettata sulla nostra salute

Per individuare precocemente queste malattie, stiamo tentando un approccio innovativo: analizzare i segnali acustici emessi dal corpo. Quando un orecchio è bloccato da un dispositivo intraauricolare, alcuni suoni interni – battito cardiaco, respirazione, deglutizione, parola e persino battito di ciglia – vengono amplificati nelle frequenze più basse. Questo fenomeno, noto come effetto di occlusione, può essere sfruttato con un microfono miniaturizzato che cattura questi suoni come segnali sottili.

Molti di questi segnali sono particolarmente rilevanti, poiché vengono interessati fin dalle prime fasi delle malattie neurodegenerative, ma spesso rimangono troppo sottili per essere rilevati clinicamente. Ad esempio, il rapporto tra inspirazione ed espirazione nelle persone con MP, o le interazioni tra respirazione e deglutizione, vengono alterati molto presto, molto prima che i sintomi diventino abbastanza gravi da essere notati. Allo stesso modo, i movimenti oculari dei pazienti con MA, in particolare le saccadi, potrebbero essere catturati da un microfono intraauricolare e fornire preziose informazioni sulla progressione della malattia.

Il dispositivo che usiamo è stato sviluppato nell'ambito della cattedra di ricerca industriale ÉTS-EERS sulle tecnologie intrauricolari. È composto da un auricolare dotato di due microfoni e di un altoparlante miniaturizzato. Il microfono, posto all'interno del condotto uditivo, capta i suoni generati dal corpo. Il microfono esterno e l'altoparlante (posto all'interno) sono usati per ritrasmettere i suoni esterni, in modo da ridurre il disagio causato dall'effetto occlusione.

Estrarre i segnali giusti

Una delle principali sfide tecniche che dobbiamo affrontare è separare diversi segnali corporei che vengono catturati simultaneamente. In effetti, una persona può parlare e sentire battere il proprio cuore, tutto allo stesso tempo. Stiamo esplorando diversi modi per districare questi segnali sovrapposti, incluso l’apprendimento automatico, una forma di intelligenza artificiale, nonché algoritmi di separazione delle sorgenti audio. Stiamo anche testando tecnologie complementari, come la fotopletismografia, che misura le variazioni del flusso sanguigno per estrarre i battiti cardiaci.

Questi segnali, come la frequenza cardiaca e i suoi derivati, sono particolarmente interessanti perché offrono una migliore comprensione dello stato emotivo di una persona. Abbiamo già dimostrato che è possibile rilevare lo stress dai segnali cardiaci captati da un microfono intraauricolare, in particolare durante i momenti di silenzio e di movimento minimo. Questo approccio è particolarmente rilevante per le persone con deficit cognitivo, che spesso hanno difficoltà a comprendere il parlato in ambienti rumorosi, anche in assenza di perdita dell’udito.

Vogliamo andare oltre la semplice misurazione della loro comprensione del parlato in ambienti rumorosi, valutando anche i loro livelli di stress in queste situazioni. Ciò aiuterà a determinare se sperimentano livelli di stress più elevati rispetto ai loro coetanei senza deterioramento cognitivo. Il nostro team sta attualmente conducendo due studi separati per confrontare i segnali fisiologici di individui sani con quelli di pazienti con disturbi neurodegenerativi. Il 1o studio, realizzato in collaborazione con Parkinson Québec e l’Università di Montréal, si concentra sui pazienti di MP e sui loro caregiver. Il 2o, condotto con il Douglas Research Centre di Montréal, mira a raccogliere dati da individui sani e da quelli con MA o lieve deterioramento cognitivo.

A medio termine, riteniamo che i nostri algoritmi saranno in grado di rilevare con precisione se una persona mostra già segni di malattia neurodegenerativa. A lungo termine, miriamo a contribuire a una vera rivoluzione nel campo della diagnosi precoce di MA e di MP, consentendo così interventi più rapidi, meglio mirati e potenzialmente più efficaci.