5.1 Soggetti
Il campione di studio è costituito da due gruppi distinti:
1) 19 pazienti (10 femmine e 9 maschi), di età compresa tra i 44 e i 78 anni di età, affetti
da Sclerosi Laterale Amiotrofica in accordo con i criteri di El Escorial. Tutti i 20 soggetti sono afferenti all’unità di Neuroriabilitazione dell’Ospedale di
Cisanello di Pisa.
Su 19 pazienti, 11 di essi (3 femmine e 8 maschi) hanno completato sia la serie I che la serie II del test, mentre 8 soggetti si sono fermati alla serie I o hanno iniziato la serie II ma senza completarla; per questo motivo verranno presentati come due gruppi di pazienti distinti.
I pazienti sono stati ulteriormente studiati in riferimento al loro fenotipo clinico suddividendoli in quattro categorie:
- Pazienti bulbari - Pazienti bulbo-spinali - Pazienti spinali - Pazienti spino-bulbari
Questa suddivisione è stata effettuata perché i pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare sono coloro che presentano deficit di tipo cognitivo.
2) 12 controlli sani (8 femmine e 4 maschi), di età compresa tra i 48 e i 71 anni. Il gruppo dei controlli ha effettuato sia la prima che la seconda serie del test.
Il campione utilizzato risulta omogeneo sia per quanto riguarda il genere che l’età. Inoltre i soggetti sono stati informati dell’utilizzo dei dati raccolti e dei fini della ricerca sperimentale, ottenendo il loro consenso.
5.2 Valutazione psicometrica
Ad ogni soggetto appartenente ai due gruppi sperimentali è stato somministrato il Test delle Matrici Progressive Avanzate (Advanced Progressive Matrices).
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Per misurare l’intelligenza fluida vengono utilizzate le Matrici Progressive di Raven, che furono pubblicate per la prima volta in Gran Bretagna nel 1938 dall’ideatore John Carlyle Raven. Esse furono elaborate in modo tale da poter esaminare la massima ampiezza dell’abilità mentale, e da poter essere applicabili generalmente a persone di ogni età, indipendentemente dal livello di cultura, dalla nazionalità e dalla condizione fisica.
Le Matrici Progressive del 1962 sono disposte in modo tale da poter essere usate sia senza limiti di tempo, allo scopo di valutare in un soggetto la totale capacità nell’osservazione e nella chiarezza del pensiero, oppure con limiti di tempo, allo scopo di valutare l’efficienza nel suo lavoro intellettuale.
Le Matrici di Raven hanno tre livelli di difficoltà:
- Matrici Colorate (Coloured Progressive Matrices dette CPM): vengono utilizzate per valutare l’intelligenza dei bambini dai 4 ai 9/10 anni e di persone portatrici di handicap. Questo test ha soltanto le matrici A e B presenti nel test standard con un ulteriore test (AB) di 12 elementi. Quasi tutti gli elementi presenti nelle matrici sono colorati, per essere maggiormente visibili, ad eccezione degli ultimi elementi della serie B, i quali vengono scritti con inchiostro nero su sfondo bianco.
- Matrici Standard (Standard Progressive Matrices dette SPM): queste sono le matrici progressive originali del 1938 utilizzate per gli adulti. Le PM38 sono composte da 5 serie, ognuna suddivisa in 12 elementi scritti con inchiostro nero su sfondo bianco. Per risolvere il test è richiesta un’ottima abilità cognitiva.
- Matrici avanzate (Advanced Progressive Matrices dette APM): vengono utilizzate per cogliere i livelli di eccellenza. Le PM47 sono composte da due serie e 48 elementi; la prima serie contiene 12 elementi (è detta anche di allenamento), la seconda serie 36. Gli elementi sono disegnati in nero su sfondo bianco.
Le matrici utilizzate in questo lavoro di tesi sono le APM, che sono nate dall’esigenza di affiancare alle SPM uno strumento di meno vasta applicazione e quindi più idoneo, perché più impegnativo, ad un esame attendibile dell’efficienza intellettuale di soggetti con capacità superiori alla media.
Consistono appunto di due serie di items: la serie I comprende tutti i processi intellettuali che sono inclusi nel complesso delle SPM e che permettono di addestrarsi ad affrontare tutti quelli della seconda serie. Per quanto riguarda la presentazione e l’argomento, gli items della serie II sono identici a quelli della serie I. La seconda serie è caratterizzata
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dall’aumento delle difficoltà con una progressione sistematica, e diventano considerevolmente più difficili da risolvere. Poiché sono disposti in un ordine in base alla frequenza con cui furono risolti, la validità del punteggio totale non dipende dal fatto che il soggetto tenti di risolvere anche a caso tutte le prove della scala, prima di terminare.
Le suddette prove sono sistemate in modo tale che anche soggetti con capacità intellettuale superiore non possano risolverle tutte in meno di quaranta minuti, mentre l’interesse e l’attenzione di un soggetto possono arrivare a rimanere costanti per ben più di un’ora senza correre il rischio di annoiarsi.
La serie II consiste di 36 items e fornisce un sistema per esaminare tutte le operazioni analitiche ed integrali implicate nei più alti processi di pensiero, differenziando chiaramente i soggetti di capacità intellettiva superiori.
Ciascun item richiede di completare una serie di figure con quella mancante, rispetto ad un modello presentato, secondo un criterio di difficoltà crescente.
Le Matrici progressive Avanzate di Raven sono di conseguenza un test per misurare l’intelligenza non verbale, che richiede di analizzare, costruire, integrare e confrontare fra loro una serie di pattern, sviluppando un metodo di ragionamento logico, allo scopo di risolvere alcuni problemi. Costituiscono, inoltre, uno degli strumenti più utilizzati per la misurazione dell’intelligenza “fluida” e forniscono una valutazione attendibile dell’efficienza di un partecipante nel percepire coerentemente, pensare con ordine e compiere operazioni analitiche ed integrali in una condizione di pressione. La natura non verbale delle Matrici minimizza l’impatto delle abilità linguistiche sulla performance e sulla valutazione. In particolare le APM misurano le abilità di:
formulare concetti nuovi a partire da nuove informazioni
estrapolare un significato all’interno di contesti confusi o ambigui pensare con chiarezza a situazioni ed eventi complessi
Le figure-modello comprendono motivi grafici che si modificano da sinistra a destra (in senso orizzontale) e dall’alto verso il basso (in senso verticale); il soggetto deve comprendere le logiche sottostanti e applicarle per giungere alla soluzione.
Per somministrare il Test delle Matrici Progressive di Raven utilizzando l’Eye Tracking, invece della somministrazione standard carta e matita, è stata creato un apposito Software, sviluppato con linguaggio C# in ambiente di sviluppo Microsoft Visual Studio, che permette la somministrazione digitale tramite ETS.
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Il test è stato somministrato a tempo indeterminato a ciascun soggetto e una volta completata la serie I, si passava immediatamente alla serie II senza far trascorrere un periodo di tempo tra una e l’altra.
Nel Software sono state inserite le seguenti informazioni e i seguenti dati personali, chiesti direttamente ai pazienti (o ai familiari in casi di Sclerosi Laterale Avanzata) e ai controlli sani, prima della somministrazione del test: nome e cognome, genere, data di nascita, età compiuta nel momento dell’esecuzione della prova e anni di scolarità.
Il Software rileva per ogni soggetto, alla fine della somministrazione, il numero delle risposte corrette ed errate per quanto riguarda gli items della serie I e quelli della serie II, e per ognuna delle due serie a quali items si riferiscono le risposte errate. Inoltre viene registrata la durata in termini di tempo che il soggetto impiega a portare a termine la prima serie e poi la seconda serie.
Lo scoring dei risultati è stato fatto online sulla piattaforma della Giunti Testing, dal momento che non è stato possibile, nonostante molteplici tentativi, reperire i dati normativi più recenti per quanto riguarda la fascia di età in esame e in forma cartacea.
Lo scoring online ha fornito per ogni soggetto un report, il quale presenta i risultati del partecipante al test, collocandolo rispetto ai valori normativi del gruppo di appartenenza.
In questo report si fa riferimento alla standardizzazione italiana effettuata nel 2005 (Di Fabio e Clarotti, 2007, 2014) che fa riferimento ad una somministrazione carta e matita.
Il contenuto di ciascun rapporto interpretativo è riservato e deve essere trattato in modo assolutamente confidenziale e rispettoso della privacy del partecipante, e per questo motivo ogni soggetto viene indicato con un codice.
I dati forniti dal rapporto interpretativo che sono state utilizzati sono i seguenti: - la percentuale di risposte corrette ad ogni serie e all’intero test (Correct rate); - la collocazione del partecipante rispetto alla norma per il genere (punteggio grezzo e
percentile) per quanto riguarda la serie I, la serie II e il punteggio totale al test (serie I + serie II);
- la collocazione del partecipante rispetto alla norma per il campione totale (punteggio grezzo e percentile) per quanto riguarda la serie I, la serie II e il punteggio totale al test (serie I + serie II).
A partire da questi dati sono state effettuate le analisi statistiche, confrontando il gruppo dei controlli sani e quello dei pazienti.
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5.3 Analisi statistica
Allo scopo di valutare le differenze nei punteggi al test neuropsicologico tra il gruppo dei pazienti oggetto dello studio (un primo gruppo di pazienti che hanno completato sia la serie I che la serie II e un secondo gruppo di pazienti che hanno completato soltanto la prima serie) e quello dei controlli sani, è stato adottato un disegno sperimentale 2x2 con una two-way ANOVA considerando come fattori la scolarità (due livelli, alto ≥ 16 anni di scolarità, basso <16 anni di scolarità) e la tipologia di soggetto (sani e pazienti).
Tali test sono stati condotti separatamente per le metriche di performance estratte (percentuale di errore, percentile in riferimento al campione ed al genere, tempo). La normalità dei dati è stata valutata tramite il test Shapiro-Wilk (Shapiro e Wilk, 1965) e l’omogeneità delle varianze con il test di Levene.
Inoltre, t-test (Test T di Student) per campioni non appaiati sono stati condotti per confrontare le performance tra diverse tipologie di soggetti, nello specifico tra Pazienti Vs Controlli e tra Pazienti con coinvolgimento bulbare Vs pazienti spinali.
Successivamente è stata analizzata la correlazione tra il tempo impiegato per completare il test (sia la serie I che la serie II) e la percentuale di risposte corrette (Correct
Rate).
Tutte le analisi riportate in questa tesi sono state condotte attraverso il software SPSS, mentre i grafici sono stati fatti in MATLAB.
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6. Risultati
I gruppi di soggetti che sono emersi dallo studio sperimentale sono i seguenti: - Pazienti che hanno completato soltanto la serie I delle APM
- Pazienti che hanno completato sia la serie I che la serie II delle APM - Controlli sani che hanno completato sia la serie I che la serie II delle APM
I pazienti a loro volta sono stati suddivisi a seconda del fenotipo clinico, caratterizzato da un coinvolgimento di tipo bulbare o spinale in:
- Pazienti con coinvolgimento di tipo bulbare - Pazienti con coinvolgimento bulbo-spinale - Pazienti con coinvolgimento di tipo spinale - Pazienti con coinvolgimento di tipo spino-bulbare
Una prima analisi è stata condotta con una ANOVA a due vie (a due fattori) suddividendo i soggetti a seconda della scolarità alta (≥16) e bassa (<16). Dal momento che non sono emerse differenze significative per quanto riguarda la scolarità, i grafici riportati successivamente considerano la sola suddivisione tra tipologia di paziente (a seconda del fenotipo clinico) e tipologia di soggetto (pazienti e controlli sani).
Di seguito sono riportati i confronti delle performance ottenute fra il gruppo di pazienti e quello dei controlli sani, per quanto riguarda il Correct Rate (percentuale di risposte corrette), la collocazione rispetto alla norma per il campione totale (percentile), la collocazione rispetto alla norma per il genere (percentile) e il tempo impiegato per completare l’intero test, ovvero il tempo totale impiegato per la serie I e per la serie II.
T-test per campioni indipendenti sono stati condotti per valutare la significatività delle differenze nelle medie tra i gruppi analizzati.
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Figura 2 – Performance ottenute dal gruppo dei pazienti e quello dei controlli sani
Come si osserva dal primo grafico (Figura 2), i risultati del T-test per campioni indipendenti indicano che i controlli sani (52.08 ± 6.11 %) hanno un Correct Rate più alto dei pazienti (39.02 ± 8.11 %), seppur tale differenza non risulti significativa (t(19)= -1.266 , p-value= 0.221).
Dai risultati del T-test per campioni indipendenti, condotto sul percentile rispetto alla norma per il campione totale di riferimento, si evidenzia che i Controlli ottengono dei punteggi superiori (25.90 ±6.61) rispetto ai Pazienti (20.55 ±9.26), sebbene le differenze non risultino significative (t(19)= -0.462, p value= 0.649).
I risultati del T-test per campioni indipendenti condotto sul percentile rispetto alla norma per il genere mostrano che i Controlli ottengono dei punteggi superiori (24.90 ± 5.61) rispetto ai Pazienti (19.64 ±8.98) sebbene le differenze non risultino significative (t(19)= - 0.485, p-value= 0.633).
I risultati del T-test per campioni indipendenti condotto sul tempo totale, impiegato per completare la prima e la seconda serie, hanno riportato una differenza significativa tra i
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Controlli (3093.30 ± 450.70 sec) e i Pazienti (1827.18 ± 324.62 sec) (t(19)= -2.311, p-
value= 0.032). Questi risultati indicano che i controlli impiegano più tempo nell’esecuzione
del test rispetto ai pazienti.
È stata inoltre condotta una analisi di correlazione tra il Correct Rate e il tempo totale, differenziata per controlli e pazienti che hanno completato sia la prima serie che la seconda serie.
La Figura 3 mostra lo scatter plot o grafico di dispersione con le relative rette di tendenza delle correlazioni tra tempo di esecuzione e percentuale di risposte corrette, effettuate per i controlli e per i pazienti. È stata riscontrata una correlazione significativa (coefficiente di correlazione lineare di Bravais-Pearson, r= 0.81***) per quanto riguarda il gruppo dei pazienti. Dall’altro lato, per quanto concerne il gruppo dei controlli, non c’è significatività nella correlazione tra tempo e percentuale di risposte corrette (coefficiente di correlazione lineare di Bravais-Pearson, r = 0.10).
Questo evidenzia il fatto che, limitatamente per quanto riguarda il gruppo dei pazienti, si può affermare che all’aumentare del tempo impiegato per risolvere il test aumenta anche la percentuale di risposte corrette fornite.
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Figura 4 Performance serie II gruppo di pazienti divisi per fenotipo clinico
Come si osserva dalla Figura 4, i risultati del T-test per campioni indipendenti confrontando i pazienti per quanto riguarda solamente la serie II indicano che i Pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare (bulbari, bulbo-spinali, spino-bulbari) presentano un
Correct Rate inferiore (35.83 ± 12.61) rispetto ai Pazienti con un coinvolgimento puro di
tipo spinale (41.67 ± 11.50), sebbene le differenze non risultino significative (t(9)= 0.342,
p-value= 0.740) .
I risultati del T-test per campioni indipendenti, condotto sui pazienti per quanto riguarda il percentile rispetto alla norma per il campione totale limitatamente alla serie II, mostrano che i Pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare (bulbari, bulbo-spinali, spino- bulbari) (17.80 ± 14.35) ottengono punteggi inferiori rispetto ai Pazienti con un
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coinvolgimento puro di tipo spinale (22.83 ± 13.22), seppure le differenze non risultino significative (t(9)= 0.258, p-value= 0.802).
I risultati del T-test per campioni indipendenti condotto sui pazienti per quanto riguarda il percentile rispetto alla norma per il genere limitatamente alla serie II, non ha riportato una differenza significativa tra i Pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare (bulbari, bulbo-spinali, spino-bulbari) (18.80 ± 15.34) rispetto ai Pazienti con un coinvolgimento puro di tipo spinale (20.33 ± 11.78), (t(9)= 0.081, p-value= 0.937).
I risultati del T-test per campioni indipendenti condotto confrontando i pazienti per quanto riguarda il tempo totale impiegato per completare la serie II non hanno riportato una differenza significativa tra i Pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare (bulbari, bulbo- spinali, spino-bulbari) (1790.00 ± 490.55) rispetto ai Pazienti con un coinvolgimento puro di tipo spinale (1858.17 ± 474.90), (t(9)= 0.099, p-value= 0.923).
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Come si osserva dalla Figura 5, i risultati del T-test per campioni indipendenti condotto confrontando i pazienti per quanto riguarda soltanto la serie I, indicano che i Pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare (bulbari, bulbo-spinali, spino-bulbari) presentano un Correct
Rate inferiore (39.58) rispetto ai Pazienti con un coinvolgimento puro di tipo spinale (49.24
± 9.95), sebbene le differenze non risultino significative (t(17)= -0.653, p-value =0.523).
I risultati del T-test per campioni indipendenti condotto sul percentile totale rispetto alla popolazione di riferimento per quanto riguarda la serie I mostrano che i Pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare (bulbari, bulbo-spinali, spino-bulbari) riportano punteggi inferiori (11.50 ± 9.08) rispetto ai Pazienti con un coinvolgimento puro di tipo spinale (16.00 ± 6.82) (t(17)= 0.405 and p-value =0.691).
I risultati del T-test per campioni indipendenti condotto sul percentile totale rispetto alla norma per il genere per quanto riguarda la prima serie non ha riportato una differenza significativa tra i Pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare (bulbari, bulbo-spinali, spino-bulbari) (11.50 ± 9.08) rispetto ai Pazienti con un coinvolgimento puro di tipo spinale (15.36 ± 6.47) (t(17)= 0.357, p-value =0.726).
I risultati del T-test per campioni indipendenti condotto sul tempo totale (in secondi) impiegato per completare la prima serie non hanno riportato una differenza significativa tra i Pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare (bulbari, bulbo-spinali, spino-bulbari) (356.13 pm 128.91) rispetto ai Pazienti con un coinvolgimento puro di tipo spinale (330.09 pm 49.34), (t(17)= -0.211, p-value =0.835).
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7. Discussione
Il presente lavoro di tesi ha analizzato, sia sul piano teorico che su quello sperimentale, l’utilizzo dell’Eye Tracking per la valutazione cognitiva, attraverso il Test delle Matrici Progressive Avanzate (APM), in pazienti affetti da Sclerosi Laterale Amiotrofica.
Questo studio sperimentale si basa sull’ipotesi che i pazienti ottengano un punteggio inferiore al test rispetto ai controlli sani, più specificatamente i pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare che risultano dalla letteratura avere una compromissione anche di tipo cognitivo.
Per questo motivo, il gruppo di pazienti è stato suddiviso a seconda del fenotipo clinico (spinale, spino-bulbare, bulbare, bulbo-spinale).
In dettaglio, le analisi ottenute mediante t-test per campioni indipendenti mostrano che i controlli sani ottengono un punteggio maggiore per quanto riguarda il “Correct Rate” sia per quanto riguarda la prima che la seconda serie, sebbene la differenza non risulti significativa. Lo stesso risulta sia per quanto riguarda il percentile rispetto alla norma per il campione totale che alla norma per il genere di riferimento.
Emerge una differenza significativa per quanto riguarda il tempo totale di esecuzione (sia della serie I che della serie II) tra il gruppo di controlli sani (3093.30 ± 450.70 sec) e quello di pazienti (1827.18 ± 324.62 sec) (t(19)= -2.311, p-value= 0.032).
Tale risultato indica che i controlli sani tendono ad impiegare nettamente più tempo rispetto ai pazienti nell’esecuzione del test totale, ovvero di entrambe le serie di items.
Ciò viene confermato anche dall’analisi di correlazione tra il tempo impiegato per completare il test e la percentuale di risposte corrette, che ha riscontrato una correlazione significativa (coefficiente di correlazione lineare di Pearson-Bravais R2 = 0.81***) per quanto riguarda il gruppo dei pazienti mentre per quanto concerne il gruppo dei controlli, non c’è significatività nella correlazione tra tempo e percentuale di risposte corrette (coefficiente di correlazione lineare di Pearson-Bravais R2 = 0.10) come mostrano i grafici di dispersione in precedenza.
Questo evidenzia il fatto che, limitatamente per quanto riguarda il gruppo dei pazienti, possiamo dire che all’aumentare del tempo impiegato per risolvere il test aumenta anche la percentuale di risposte corrette fornite.
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Ho infatti potuto riscontrare durante la somministrazione il fatto che i pazienti a causa di affaticamento, stanchezza, quota ansiosa etc. risultano avere tempi di esecuzione inferiori rispetto ai controlli sani e alcuni soggetti in particolare miravano a completare la prova il più rapidamente possibile piuttosto che stare concentrati a svolgerla il meglio possibile rispetto alle loro capacità.
Dal campione totale dei controlli sani, due soggetti sono stati scartati perché outlier; un soggetto è stato scartato per il tempo di esecuzione di circa tre ore, a causa delle lenti bifocali che hanno reso molto complessa la scelta delle matrici, mentre un altro soggetto a causa della eccessiva quota ansiosa, motivi che hanno invalidato la prova.
Per quanto riguarda il confronto tra pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare (bulbare, bulbo-spinale, spino-bulbare) rispetto ai pazienti con un coinvolgimento di tipo spinale puro, dai risultati emerge che i pazienti con un coinvolgimento di tipo bulbare ottengono un punteggio inferiore al Correct Rate rispetto ai pazienti con un coinvolgimento puro spinale, sebbene la differenza non risulti significativa; lo stesso emerge per quanto riguarda il percentile rispetto alla norma per il genere e rispetto alla norma per il campione totale.
Il tempo risulta diverso nel confronto tra i pazienti della serie I e tra quelli della serie II (si tratta infatti di due gruppi differenziati, dal momento che alcuni pazienti hanno completato soltanto la prima serie); per quanto concerne la serie II, i pazienti caratterizzati da un coinvolgimento di tipo bulbare risultano aver eseguito il test con una differenza di tempo minima rispetto ai pazienti con un coinvolgimento di tipo spinale, ovvero i secondi impiegano leggermente più tempo dei primi a eseguire il test. Per quanto concerne invece la serie I, i pazienti con un coinvolgimento di tipo spinale impiegano leggermente meno tempo rispetto ai pazienti con un coinvolgimento bulbare per cui abbiamo una situazione rovesciata nella prima e nella seconda serie.
I risultati ottenuti attraverso le analisi statistiche portano a ritenere che aumentando la numerosità del campione e confrontando un numero maggiore di soggetti con un coinvolgimento di tipo bulbare puro, la differenza possa risultare più marcata e altamente significativa.
Inoltre dal momento che il Test delle Matrici Progressive Avanzate viene somministrato a livello standard attraverso il metodo carta e matita, alcune differenze possono essere date dalla somministrazione attraverso il dispositivo Eye tracking.
Le problematiche che ho riscontrato durante la somministrazione del test riguardano in particolare la difficoltà con alcuni soggetti per quanto riguarda la calibrazione oculare,