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Un algoritmo ci dice perché il bambino piange

di Francesca Capriati - 19.06.2019 Scrivici

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Fonte: Shutterstock
Ricercatori americani mettono a punto un algoritmo per capire il pianto del neonato e distinguere il pianto normale da quello che deve preoccupare

Un algoritmo per capire il pianto del neonato

Il pianto è il principale mezzo di comunicazione per i bambini e ogni genitore conosce la frustrazione di rispondere alle grida di un bambino, domandandosi senza sosta perché piange? E' affamato, bagnato, stanco, bisognoso di un abbraccio o forse sente dolore? Con il tempo e l'esperienza si impara a riconoscere la maggior parte dei tipi di di pianto del bambino, ma per pediatri e genitori inesperti le cose possono essere davvero difficili.

Un nuovo algoritmo di intelligenza artificiale, basato sul riconoscimento vocale automatico, sarebbe in grado di identificare con precisione le caratteristiche nel pianto di un bambino e di distinguere tra segnali di pianto normali e anormali, come quelli derivanti da una malattia. La ricerca è stata condotta da scienziati della Northern Illinois University, sotto la guida di  Lichuan Liu, ed è stata pubblicata nel numero di maggio di IEEE / CAA Journal of Automatica Sinica (JAS).

La nuova ricerca utilizza un algoritmo specifico basato sul riconoscimento vocale automatico per rilevare e riconoscere le caratteristiche del pianto infantile.

Gli autori hanno preso in esame alcuni neonati all'interno di un'unità di terapia intensiva neonatale e ne hanno analizzato il pianto utilizzando un algoritmo di intelligenza artificiale frutto di un complesso sistema di riconoscimento vocale. Per crearlo gli scienziati hanno analizzato e classificato i vari tipi di pianto utilizzando una tecnica chiamata “compressed sensing” che permette di acquisirli in maniera più efficiente anche in ambienti rumorosi.

In una seconda fase gli scienziati hanno chiesto alle infermiere neonatali di fornire il significato di alcuni  tipi di pianto rilevati. Ad esempio:

  • Il “neh” indica nella maggior parte dei casi che il bambino ha fame e viene prodotto quando la lingua viene spinta sul palato e il neonato ha il riflesso della suzione,
  • un “heh” acuto indica altri bisogni e viene prodotto dal bimbo quando ha freddo, ha bisogno di essere cambiato o vuole cambiare posizione,
  • il suono "owh" è legato generalmente al riflesso di uno sbadiglio e indica che il bambino ha sonno,
  • "eair" è un suono più profondo che proviene dall'addome, quindi significa probabilmente che il bambino ha un dolore all'addome, se si tratta di una colica questo suono viene accompagnato dai comportamenti tipici come tirare le ginocchia verso l'alto.

A questo punto gli studiosi hanno unito sia i dati raccolti dall'algoritmo che queli forniti dalle infermiere neonatali per riuscire a fare una classificazione dei tipi di pianto correlati alle diverse emozioni che li provocano. Sono emersi due grandi gruppi di pianto:

  1. il pianto normale, che include le prime quattro sensazioni (fame, sonno, bisogno di essere cambiato e di ricevere attenzioni),
  2. il pianto anomalo,  provocato da un fastidio e che può anche essere associato alla presenza di un disturbo passeggero o di una malattia.

Perché questo algoritmo può essere importante

Fino ad oggi gli studi condotti in proposito avevano analizzato solo segnali di pianto normali - fame, un pannolino bagnato e il bisogno di attenzione – mentre nessuna ricerca si era focalizzata sulla possibilità di riuscire ad interpretare il pianto legato a condizioni più importanti che necessitano di un intervento. Un pianto anormale è spesso correlato a problemi medici quali:

  • infezione,
  • disturbi del sistema nervoso centrale,
  • polmonite,
  • sepsi,
  • laringite,
  • dolore,
  • ipotiroidismo,
  • traumi all'ipofaringe,
  • paralisi delle corde vocali
  • molte altre condizioni patologiche e croniche.

I ricercatori spiegano di aver creato, quindi, un nuovo algoritmo di riconoscimento del linguaggio del pianto, in grado di distinguere i segnali di pianto normali da quelli anormali in un ambiente rumoroso e non controllato (come nella vita quotidiana reale).

Rispetto ai normali segnali di pianto, insomma, i segnali di grido anomali sono più intensi e richiedono un'ulteriore valutazione, da qui l'importanza di avere uno strumento che possa aiutare a renderli più riconoscibili.

La straordinaria peculiarità di questo algoritmo sta nel fatto che può rappresentare una vera e propria diagnosi non invasiva delle condizioni di salute del bambino senza l'uso di test invasivi e potrebbe essere utilizzato in diverse situazioni come:

  • affrontare problemi medici per i quali attualmente non esiste uno strumento diagnostico disponibile, ad esempio la Sindrome da morte improvvisa infantile (SIDS), problemi di sviluppo e coliche,
  • affrontare problemi medici che possono essere diagnosticati solo mediante procedure invasive, come le anomalie cromosomiche,
  • affrontare problemi medici che possono essere già stati identificati ma che possono essere gestiti meglio con uno strumento in grado di migliorare la definizione della prognosi, ad esempio la prematurità.

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