Thèses sur le sujet « Disturbi Spettro Autistico »

L’autismo è un disturbo cognitivo e comportamentale che generalmente si manifesta nei primi tre anni di vita ed è caratterizzato da una compromissione grave e generalizzata in diverse aree dello sviluppo: compromissione della socializzazione, della comunicazione verbale e non verbale, dell’attività immaginativa e presenza di modalità di comportamento ristrette e ripetitive. Rappresenta un capitolo molto complesso e dibattuto, soprattutto sul piano eziopatogenetico. Viene riconosciuta all’autismo una genesi multifattoriale con una rilevante componente genetica ed ambientale, tuttavia la sua patogenesi non è ancora sufficientemente conosciuta. Sebbene non siano presenti tra i criteri diagnostici, vi sono nella recente letteratura molte segnalazioni relative alla presenza di sintomi gastrointestinali nei bambini autistici (DGI) con una prevalenza che può variare, secondo le diverse statistiche, da una frequenza pressoché normale rispetto alla popolazione generale fino alla quasi totalità dei pazienti. Il presente studio si è posto tre obiettivi principali: giungere all’individuazione e alla classificazione sistematica della presenza dei DGI dei bambini che vengono diagnosticati nel nostro ambulatorio e di quelli già seguiti dal punto di vista riabilitativo-terapeutico; valutare l’esistenza di una correlazione tra i dati clinici (presenza di sintomatologia gastroenterologica) e grado di alterazione ai test di laboratorio (Calprest, Test di Permeabilità Intestinale Lattulosio/Mannitolo); individuare, sulla base dei dati emersi, possibili modelli di trattamento specifici e precoci. Verranno presentati i risultati relativi alla definizione di uno specifico protocollo diagnostico, all’incidenza e tipologia dei DGI nel nostro campione, all’esecuzione dei test laboratoristici e ai trattamenti intrapresi.
Autism is a cognitive and behavioral disorder, generally occurring within the first three years of life and is characterized by severe and pervasive impairment in several areas of development: socialization, communication, imagination and presence of restricted and repetitive behaviors. It represents a very complex and controversial disease, especially in terms of etiopathogenesis, and recognizes a multifactorial origin with a significant genetic and environmental component, but its pathogenesis is not yet sufficiently known. The presence of gastrointestinal symptoms (DGI) in autistic children – although not inserted between diagnostic criteria – has elicited in the recent literature many reports indicating a prevalence that varies, according to the different statistics, from a near-normal frequency to almost all patients. The present study has three main objectives: identification and systematic classification of the presence of the DGI in children diagnosed in our clinic and those followed from rehabilitation and therapeutic service; assessing possible correlation between clinical data (presence of symptoms gastroenterology) and degree of impairment testing laboratory (fecal calprotectin test, lactulose/mannitol intestinal permeability test); identify, on the basis of the findings, possible models for specific and early treatment. The study will present the results related to the definition of a specific diagnostic protocol, the incidence and type of DGI in our sample and the data of laboratory tests and of undertaken treatments.

Lo scopo dello studio in questione è quello di fornire una panoramica sulla ricerca nel campo del neuroimaging strutturale avanzato incentrata sui disturbi dello spettro autistico. Viene trattato l’autismo partendo dal suo riconoscimento nel Manuale Diagnostico e Statistico dei Disturbi Mentali, catalogato tra i disturbi pervasivi dello sviluppo, fino ad arrivare alle più moderne tecniche di analisi strutturale con risonanza magnetica. Viene evidenziata l’altissima eterogeneità dello stesso che ha portato alla necessaria divisione in sottogruppi eziologicamente più omogenei. Vengono illustrate le fasi dello sviluppo cerebrale inerenti ai primi anni di vita, antecedenti al periodo tipico di diagnosi, che accomunano la maggioranza dei casi, grazie alle quali si spera di poter anticipare significativamente l’età media di una diagnosi attendibile. Negli ultimi anni si è cercato di sviluppare framework in grado di riconoscere i soggetti che ne sono colpiti solo sulla base di scansioni di risonanza magnetica mediante tecniche di machine learning. In particolar modo, sono di interesse le acquisizioni a 6, 12 e 24 mesi, illustrative di un periodo di elevata plasticità cerebrale. Oltre alle anomalie macroscopiche di volume e di estensione tipiche di questa fascia sensibile, vengono riportati anche alcuni cluster corticali distintivi dell’autismo. Questi si sono rivelati utili non tanto per la diagnosi, quanto per la classificazione dei sottogruppi, giustificando la relazione tra una malformazione corticale localizzata in un lobo ed una relativa funzionalità cognitiva o motoria inusuale. Viene fatta menzione di alcuni network internazionali e pubblici dediti alla raccolta di dataset di soggetti affetti dal disturbo in parallelo a soggetti sani, i quali hanno reso possibile una collaborazione tra la comunità scientifica permettendo ai ricercatori di condividere i dati da loro raccolti e le rispettive conclusioni che ne sono derivate.

Il disturbo dello spettro autistico (ASD) è una complessa patologia del neurosviluppo. Ad oggi, la ricerca si è sempre più concentrata sulla comprensione dei meccanismi neurobiologici alla sua base, mostrando come nei bambini autistici sia possibile osservare una diminuzione della connettività a lungo raggio (nelle interazioni reciproche tra le varie aree corticali) e una connettività ipersviluppata a livello locale (nelle regioni del lobo forntale). Queste alterazioni della connettività suggeriscono una propensione verso deficit dell'elaborazione sensoriale: ci sono infatti diverse evidenze di un'alterata integrazione multisensoriale negli autistici. I bambini con ASD, ad esempio, non traggono beneficio tanto quanto gli altri bambini dalla visione del labiale durante l'ascolto di un interlocutore in un ambiente rumoroso. Inoltre, questi bambini risentono in maniera minore di percezioni illusorie, come il SIFI (illusione che porta a percepire più di un flash visivo se presentato insieme a più suoni acustici) e l'effetto McGurk (illusione audiovisiva in cui l'individuo percepisce la fusione della sillaba presentata visivamente e di quella sentita attraverso l'udito). Gli stessi deficit dell'integrazione multisensoriale non sono però stati riscontrati negli adulti con autismo: si è iniziato quindi a ritenere che non ci sia una totale mancanza di elaborazione multisensoriale negli individui con ASD, ma che sussista la possibilità di miglioramento dell'integrazione con il passare degli anni.

L'obiettivo prefissato è quello di sviluppare una rete neurale modificando un modello preesistente che permetta di analizzare e comprendere in termini matematici i processi neurali alla base dell'integrazione multisensoriale in soggetti sofferenti di disturbo dello spettro autistico confrontandoli con soggetti neurotipici, concentrandosi sul ruolo delle sinapsi feedforward (dirette dalle aree unisensoriali alla multisensoriale).

I Disturbi dello Spettro Autistico sono fenomeni complessi dei quali la ricerca scientifica possiede poche certezze, nonostante i casi siano in continuo aumento. I soggetti colpiti presentano numerosi sintomi, primo fra tutti una carente capacità ad intrattenere rapporti sociali: essi hanno delle difficoltà a esprimere le loro emozioni, a comprendere quelle altrui e in alcuni casi non cercano spontaneamente il contatto sociale. In questa ricerca si descriveranno le principali caratteristiche dei Disturbi dello Spettro Autistico, prestando una maggiore attenzione al deficit sociale e si esporranno i diversi modelli teorici che sono stati offerti per spiegare la presenza di questo deficit. Si cercherà di verificare, in particolare, se le difficoltà delle persone con ASD (Autistic Spectrum Disorders) ad instaurare relazioni sociali adeguate possono derivare dallo mancato sviluppo della teoria della mente, meccanismo che nello sviluppo tipico permette di spiegare il comportamento altrui in termini di stati mentali, o, in altre parole, attribuendo loro pensieri, credenze, opinioni e desideri. Si tratterà infine delle principali pratiche terapeutiche che sino ad ora sono state proposte per sviluppare le abilità sociali di queste persone.

L'autismo è un disturbo neurocognitivo caratterizzato da importanti deficit a livello dell'apprendimento cognitivo e dell'interazione sociale. Questi sono dettati da anomalie nei processi di elaborazione sensoriale che fanno sì che l'interpretazione della realtà da parte del soggetto autistico risulti confusa. Numerosi studi sono stati condotti in merito a tali deficit sensoriali, al fine di individuare le basi neurofisiologiche che determinano i suddetti stati comportamentali. In questo elaborato vengono presentati sei studi clinici in merito a multisensorialità ed autismo e i risultati da essi ottenuti, a partire dai quali è stato possibile sviluppare metodiche per adattare l'apprendimento cognitivo dei soggetti autistici in relazione agli stimoli ai quali le loro risposte cerebrali risultano più adeguate.

La tesi verte sull’ integrazione lavorativa delle persone affette dalla Sindrome dello Spettro Autistico all’ interno della Regione Veneto. In particolare, tramite interviste agli operatori e alle operatrici del Servizio Integrazione Lavorativa (S.I.L.) e alle associazioni che si occupano di autismo, ho avuto modo di indagare come tale inserimento si concretizza nella provincia di Venezia, più nello specifico nella città di Mestre. L’obiettivo della ricerca è stato quello di analizzare il fenomeno dal punto di vista non solo di coloro che lavorano a contatto con queste situazioni ma anche delle famiglie che le vivono in prima persona.

La scoperta dei neuroni specchio da parte del gruppo di ricercatori guidato da Giacomo Rizzolatti, negli anni Novanta del secolo scorso, ha portato ad un punto di svolta le ricerche relative alle cause neurofisiologiche dell'autismo e dei disturbi dello spettro autistico. E' stato infatti riscontrato in numerosi studi che malfunzionamenti del sistema mirror siano una delle ragioni principali delle disfunzioni nell'apprendimento, nel linguaggio e a livello comportamentale e sociale degli individui affetti da ASD. Questo elaborato ha l'obiettivo di ripercorrere le conoscenze attuali sul sistema mirror, la sua relazione con l'autismo e alcuni studi importanti condotti tramite elettroencefalografia e basati sull'analisi della soppressione delle oscillazioni EEG nella banda di frequenze mu, oppure sull'osservazione delle onde EEG ad alta frequenza.

Il testo ha lo scopo di fornire una panoramica piuttosto dettagliata sulle nuove tecnologie, basate su Intelligenza Artificiale, pensate per un impiego nell’ambito della salute mentale, ed in particolare per quanto riguarda l’autismo e la schizofrenia. La parte iniziale contiene una breve descrizione del problema della salute mentale, comprensiva di una breve descrizione dei disturbi dello spettro autistico e della schizofrenia. Segue un altrettanto breve descrizione dell’Intelligenza Artificiale e delle sue branche principali. Dopodiché, vengono descritte le principali soluzioni tecnologiche proposte negli ultimi anni in termini di prevenzione, diagnosi, monitoraggio dei pazienti e trattamento, che portano alla definizione di due nuovi concetti: digital phenotyping e digital interventions. Le recenti innovazioni tecnologiche in termini di smartphone e dispositivi indossabili hanno portato, inoltre, allo sviluppo di numerose applicazioni per la salute mentale, oltre che diversi altri strumenti quali chatbot, robot ed altri dispositivi indossabili. Infine, si conclude mettendo in evidenza gli attuali limiti di queste tecnologie, le implicazioni etiche derivanti dal loro impiego in medicina, e le prospettive per il prossimo futuro.

Nella maggior parte dei casi, i soggetti affetti da Disturbo dello Spettro Autistico hanno un deficit di comunicazione, sia esso verbale o non verbale. Nonostante, ad oggi, non esista una cura per questo disturbo, una diagnosi precoce entro il terzo anno di vita del soggetto e un programma educativo coerente con le necessità del paziente, permettono al bambino con autismo di raggiungere quantomeno le abilità comunicative di base. Recenti studi hanno dimostrato che l’utilizzo di Information and Communication Technology (ICT) nel trattamento di soggetti affetti da Disturbo dello Spettro Autistico può portare molti benefici, dato che, da un lato, computer, tablet e smartphone sono strumenti strutturati e prevedibili e, dall’altro, i sintetizzatori vocali, se presenti, sono privi di inflessioni verbali. A questo proposito, durante il mio tirocinio di tesi magistrale presso l’azienda “CSP – Innovazioni nelle ICT” di Torino, ho sviluppato un’applicazione per tablet Android che permette a psicologi, educatori, logopedisti, insegnanti e genitori di creare tabelle comunicative circostanziate alle esigenze del soggetto e che consente a quest’ultimo di utilizzare questo strumento come efficace mediatore sociale. Questo software si va a inserire in un progetto più ampio, denominato “tools4Autism”, nato dalla collaborazione tra il centro di ricerca di cui sopra, la “Fondazione ASPHI Onlus – ICT per migliorare la qualità di vita delle persone con disabilità” e il “Centro Autismo e Sindrome di Asperger” di Mondovì (CN). L’applicazione prevede principalmente due metodi di utilizzo: il primo, definito “modalità operatore”, è un editor che permette di creare tabelle composte da un numero variabile di immagini che possono essere pittogrammi, fotografie personali, disegni del bambino e possono essere accompagnate o meno da un testo. Una volta create le tabelle, l’operatore ha la possibilità di modificarle, eliminarle, variarne l’ordine, esportarle su altri dispositivi o importare tabelle precedentemente create. Il secondo metodo di utilizzo, definito “modalità utente”, permette al soggetto affetto da Disturbo Autistico di comunicare con altre persone sfruttando le tabelle create dall’operatore coerentemente con le sue necessità. Al tocco dell’immagine da parte del bambino, essa viene evidenziata tramite un contorno rosso e, se abilitato, il sintetizzatore vocale riproduce il testo associato a tale immagine. I principali fattori di innovazione dell’applicazione sono la gratuità, la semplicità di utilizzo, la rapidità nella creazione e nell’aggiornamento delle tabelle comunicative, la portabilità dello strumento e l’utilizzo della sintesi vocale. Il software sarà sperimentato presso il “Centro Autismo e Sindrome di Asperger”, centro di neuropsichiatria infantile specializzato nello studio del Disturbo Autistico. Tale sperimentazione si pone come obiettivo quello di verificare gli effettivi miglioramenti nella velocità e nella qualità di apprendimento delle fondamentali abilità comunicative.

L’integrazione multisensoriale (MSI), ovvero il processo di integrazione delle informazioni provenienti dai differenti canali sensoriali, che ci fornisce una rappresentazione ottimizzata della realtà, è deficitaria nei soggetti autistici. Diversi studi hanno mostrato uno sviluppo della MSI protratto nel tempo nei soggetti autistici; tale anomalia potrebbe essere all’origine dell’insorgenza di altri sintomi caratterizzanti la patologia autistica. Prima di integrare due stimoli, il nostro cervello deve decidere se essi siano prodotti dalla stessa sorgente (causal inference problem). L’integrazione avviene solo quando è riconosciuta una causa comune per i due segnali. Mentre la MSI è stata studiata in relazione all’autismo, altrettanto non è stato fatto per la causal inference. In questo studio viene sviluppata una rete neurale che permetta di analizzare i meccanismi alla base della causal inference e del suo sviluppo, sia nei soggetti neurotipici che in quelli autistici. Nel modello utilizzato, lo sviluppo viene simulato mediante una fase di addestramento, durante la quale le connessioni tra le aree sensoriali primarie (crossmodali) si rinforzano attraverso un algoritmo Hebbiano. In particolare, poiché l’esperienza multisensoriale autistica è certamente più bassa di quella neurotipica, a causa dei deficit dell’attenzione dei soggetti con autismo, viene testata la dipendenza dello sviluppo della MSI e della causal inference dall’esperienza multisensoriale utilizzata nella fase di addestramento e dalla durata di quest’ultima. Per simulare i soggetti autistici, nei quali i deficit integrativi vengono gradualmente recuperati, viene anche testato un secondo addestramento, caratterizzato da un progressivo incremento dell’esperienza multisensoriale. Da queste simulazioni sembra emergere che, nei soggetti autistici, anche lo sviluppo della causal inference, come quello della MSI, avvenga in ritardo, rispetto ai soggetti neurotipici.

Visuospatial abilities are considered essential to our interaction with the environment and are involved in many every-day activities (Hegarty & Waller, 2005; Jansen, Wiedenbauer, & Hahn, 2010). A useful way to approach this neuropsychological domain is the global-local paradigm, according to which, people may attend an event using a global processing style, in which they consider the gestalt of a set of stimuli, or a local processing style, in which they focus on details (Förster & Dannenberg, 2010; Navon, 1977; Schooler, 2002). An abundance of research on global versus local processing has revealed preferential processing styles (with a global or local bias) in specific neurodevelopmental disorders, particularly as concerns Autism Spectrum Disorders (ASD) (Caron, Mottron, Dawson, Bertiaume, & Dawson, 2006; Kuschner, Bodner, & Minshew, 2009). Conflicting findings have often emerged in the literature (see for example Van der Hallen, Evers, Brewaeys, Van den Noortgate, & Wagemans, 2015), however, showing that participants with different developmental disorders can process both global and local information, depending on the task requirements and the cognitive domain involved, but in different and atypical ways (Dukette & Stiles, 2001). These results prevent possible generalizations and need to be further explored. Differently, global and local processing styles have never been studied in children with other neurodevelopmental disorders, such as Nonverbal Learning Disabilities (NLD), even though there is evidence to suggest that the issue could be relevant in individuals with NLD as well (Chow & Skuy, 1999). For this reason, cross-task and cross-syndrome comparisons are suggested as the best way to analyze these processing abilities and reveal similarities and differences in global and local processing styles in neurodevelopmental disorders (D’Souza, Booth, Connolly, Happé, & Karmiloff-Smith, 2016). The main aim of this PhD dissertation is to improve our understanding of the role of global and local visuospatial processing in the neuropsychological profile of specific neurodevelopmental disorders, using cross-task and cross-disorder comparisons. Children with ASD without intellectual disability (ID) or NLD were tested in terms of their performance in different domains of visuospatial skills, comparing them with each other and with children who had other neurodevelopmental disorders, such as dyslexia or Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD). The assessment focused on visuospatial processing speed, visuo-perceptual and visuo-constructive abilities, visuospatial working memory (VSWM), and their interplay with local and global processing. Based on the modified Block Design Task (BDT) paradigm (Caron et al., 2006), new tasks and stimuli have been devised in order to assess the previously mentioned visuospatial abilities, and four studies have been carried out. Study I aimed to make a cross-task comparison on global-local visuospatial processing in two groups of participants with ASD without ID – with and without a visuospatial peak (–P and –NP) – comparing them with matched typically developing (TD) individuals. The results helped us to clarify the visuospatial profile of the two groups of individuals with ASD, demonstrating the importance of taking specific factors into account (i.e. the visuospatial domains examined and the perceptual reasoning abilities). Participants with ASD-NP performed poorly in all domains, revealing weaker spatial integration abilities in the visuo-perceptual domain and a diminished sensitivity to perceptual coherence in the VSWM, while the ASD-P group used both global and local processing effectively according to the task, and a local bias only emerged in the visuo-constructive task. In agreement with D’Souza and coauthors (2016), our results support the conviction that labelling individuals with ASD as ‘local processors’ is restrictive. They may use both local and global processing styles depending on the demands of the task in hand, the visuospatial domain involved and their cognitive visuospatial functioning. Study II (Chapter 3) aimed to investigate global and local visuospatial processing in children with symptoms of NLD comparing them with children with symptoms of dyslexia and with TD controls. The results showed that children with symptoms of NLD were less accurate in visuo-constructive tasks, while children with symptoms of dyslexia were only slightly impaired in a visuo-constructive task, but clearly slower in the perceptual task. Children with symptoms of NLD were less able to benefit from different levels of coherence of the stimuli, probably as a consequence of their less flexible and efficient visuospatial processes (Mammarella, & Cornoldi, 2005). In particular, the global dominance mechanism (Navon, 1977) made it more complicated for the group with symptoms of NLD to switch from a global to a local processing, which was needed to complete the visuo-constructive task correctly. After investigating the issue of global and local visuospatial processing separately for ASD without ID and NLD, the aim of Study III (Chapter 4) was to draw a cross-disorders comparison, highlighting similarities and differences across three clinical profiles - ASD without ID, NLD and ADHD - as compared with TD controls. Our results revealed different visuospatial profiles for the groups considered, and suggested the utility of manipulating the coherence of stimuli to investigate visuospatial skills. Marked deficit in all the visuospatial domains emerged for the group with NLD, confirming that impairments in the visuospatial domain are core and distinctive symptoms of this disorder (Cornoldi, Mammarella, & Fine, 2016; Semrud-Clikeman, Walkowiak, Wilkinson, & Christopher, 2010). In addition, difficulty in integrating local configurations in a coherent whole emerged for the visuo-perceptual domain. A heterogeneous profile emerged for children with ADHD, which showed, consistently with previous studies, impairment in the visuospatial processing speed domain and in VSWM (Martinussen, Hayden, Hogg-Johnson, & Tannock, 2005; Weigard & Huang-Pollock, 2017). Moreover, these participants presented some difficulties in visuo-constructive abilities when they had to deal with global configurations, while they performed normally in visuo-perceptual task. Differently, participants with ASD performed normally in all the examined domains, using effectively both global and local visuospatial processes, with the sole exception of the visuo-constructive task in which this group showed slower response times and a diminished sensitivity to perceptual coherence (Caron et al., 2006; Shah & Frith, 1993). Finally, since individuals with NLD and those with High Functioning Autism or Asperger Syndrome (DSM-IV TR, American Psychiatric Association [APA], 2000) are often confused, Study IV (Chapter 5) included a further comparison between ASD and NLD. Visuo-constructive abilities and VSWM were investigated in a subgroup of participants with ASD without ID and without a visuospatial peak (ASD-NP) and in a group with NLD. Thus, Study IV aimed to analyze whether ASD-NP – though not representative of the ASD without ID population as a whole– shared any characteristics with the NLD group. Once again, our results differentiate the visuospatial profile of children with NLD from that of children with ASD. The former group showed an impaired performance in all the domains examined affecting both global and local levels of processing. The ASD group had a more heterogeneous profile, with normal performance in VSWM and in the drawing of a complex figure, slower response times in the segmented condition of visuoconstructive BDT and a more local and fragmented drawing style in the recall of a complex figure. Here again, local bias affected the performance of participants with ASD in tasks demanding visuoconstructive skills that specifically involved combining parts to form a single whole (Simic, Khan, & Rovet, 2013). General conclusions derived from the main findings of the four studies, and both clinical and educational implications will be thus highlighted in the final chapter of this dissertation. To conclude, investigating visuospatial abilities and global-local processing in individuals with neurodevelopmental disorders offer crucial insight for the analysis of the strengths and weaknesses of the clinical profiles examined and for their differential diagnosis. There is still space for further research on the domains of visuospatial abilities, and on the general neuropsychological functioning of children with different neurodevelopmental disorders. This dissertation was an effort to raise and clarify some points, however other questions remain open and will require further studies.
Le abilità visuospaziali sono un insieme di abilità considerate essenziali nell’interazione con l’ambiente e sono coinvolte in numerose attività quotidiane (Hegarty & Waller, 2005; Jansen, Wiedenbauer, & Hahn, 2010). Il paradigma di elaborazione globale-locale (Navon, 1977) costituisce un utile approccio per studiare questo dominio neuropsicologico. Secondo tale paradigma le persone possono percepire un evento usando uno stile di elaborazione globale, per cui considerano la gestalt di un insieme di stimoli, o uno stile di elaborazione locale, per cui si focalizzano sui dettagli (Förster & Dannenberg, 2010; Navon, 1977; Schooler, 2002). Numerose ricerche sull’elaborazione globale-locale hanno rivelato l’uso preferenziale di uno stile di elaborazione (con un bias globale o locale) in specifici disturbi del neurosviluppo, in particolare riguardo al disturbo dello spettro dell’autismo (ASD) (Caron, Mottron, Dawson, Bertiaume, & Dawson, 2006; Kuschner, Bodner, & Minshew, 2009). Tuttavia, risultati conflittuali sono spesso emersi in letteratura (vedi Van der Hallen, Evers, Brewaeys, Van den Noortgate, & Wagemans, 2015) e mostrano come i partecipanti con differenti disturbi dello sviluppo possono elaborare sia informazioni locali che globali, a seconda delle richieste del compito e del dominio cognitivo coinvolto, ma in modi differenti e atipici (Dukette & Stiles, 2001). Questi risultati prevengono possibili generalizzazioni e necessitano di essere ulteriormente esplorati. Al contrario, gli stili di elaborazione globale-locale non sono mai stati studiati in bambini con altri disturbi del neurosviluppo, come il disturbo dell’apprendimento nonverbale (NLD), nonostante evidenze abbiano suggerito che questi aspetti possano essere rilevanti anche nell’NLD (Chow & Skuy, 1999). Per tale ragione, confronti tra differenti disturbi del neurosviluppo e attraverso l’uso di diversi compiti vengono suggeriti come il metodo migliore per analizzare queste abilità ed evidenziare similitudini o differenze nell’uso degli stili di elaborazione (D’Souza, Booth, Connolly, Happé, & Karmiloff-Smith, 2016). L'obiettivo principale della presente tesi di Dottorato è quello di migliorare la nostra comprensione del ruolo dell’elaborazione visuospaziale globale-locale nel profilo neuropsicologico di specifici disturbi del neurosviluppo, attraverso la comparazione di diversi disturbi e l’uso di prove differenti. Sono state indagate le prestazioni di partecipanti con ASD senza disabilità intellettiva (ID) o NLD in diversi domini di abilità visuospaziali, confrontandoli tra loro e con bambini aventi altri disturbi del neurosviluppo, come la dislessia o il deficit di attenzione/iperattività (ADHD). L’assessment si è concentrato sull’indagine della velocità di elaborazione visuospaziale, delle abilità visuo-percettive, visuo-costruttive e di memoria di lavoro visuospaziale (VSWM). È stata inoltre indagata l’interazione tra le performance in questi domini e l'elaborazione globale-locale. Sulla base del paradigma modificato di disegno con cubi (BDT) (Caron et al., 2006), sono stati elaborati nuovi compiti e stimoli per valutare le abilità visuospaziali menzionate. In particolare, sono stati condotti quattro studi. Lo Studio I ha indagato gli stili di elaborazione visuospaziale globale-locale in due gruppi di partecipanti con ASD senza ID - con e senza un picco visuospaziale (-P e -NP) - confrontandoli con individui a sviluppo tipico (TD). I risultati hanno permesso di chiarire il profilo visuospaziale dei due gruppi di partecipanti con ASD, dimostrando l’importanza di tenere in considerazione fattori specifici (come i domini di abilità visuospaziali esaminati e le abilità di ragionamento percettivo dei partecipanti). I partecipanti con ASD-NP hanno ottenuto scarsi risultati in tutti i domini, mostrando inferiori capacità di integrazione spaziale nel dominio visuo-percettivo e una ridotta sensibilità alla coerenza percettiva nella VSWM, mentre il gruppo ASD-P ha utilizzato entrambe le strategie di elaborazione globale e locale in modo efficace in base al compito e un bias locale è emerso solo nel compito visuo-costruttivo. In accordo con D'Souza et al. (2016), i nostri risultati sostengono la convinzione che etichettare gli individui con ASD come "local processors" sia restrittivo. Infatti, essi possono utilizzare entrambi gli stili di elaborazione locale e globale a seconda delle richieste del compito, del dominio visuospaziale coinvolto e del loro funzionamento cognitivo di tipo visuospaziale. Lo studio II (Capitolo 3) ha indagato l'elaborazione visuospaziale globale-locale nei bambini con sintomi di NLD confrontandoli con bambini con sintomi di dislessia e con TD. I risultati hanno mostrato un’accuratezza inferiore per i bambini con sintomi di NLD nel compito visuo-costruttivo, mentre i bambini con sintomi di dislessia hanno mostrato lievi difficoltà nel compito visuo-costruttivo e una chiara lentezza in quello viuso-percettivo. Inoltre, i bambini con sintomi di NLD si sono mostrati meno in grado di beneficiare dei diversi livelli di coerenza degli stimoli, probabilmente come conseguenza dei loro processi visuospaziali meno flessibili ed efficienti (Mammarella & Cornoldi, 2005). In particolare, il meccanismo di dominanza globale (Navon, 1977) ha reso più complicato per il gruppo con sintomi di NLD il passaggio dall’elaborazione globale a quella locale, necessario per completare correttamente il compito visuo-costruttivo. Dopo aver esaminato l’elaborazione visuospaziale globale-locale separatamente per ASD senza ID e NLD, lo scopo dello Studio III (Capitolo 4) era quello di effettuare un confronto tra disturbi, evidenziando somiglianze e differenze tra tre profili clinici - ASD senza ID, NLD e ADHD - rispetto ai TD. I nostri risultati hanno rivelato diversi profili visuospaziali per i gruppi considerati e suggerito l'utilità di manipolare la coerenza degli stimoli per l’indagine di tali abilità. Per il gruppo con NLD è emerso un deficit marcato in tutti i domini visuospaziali, a conferma che le difficoltà in tale dominio costituiscono sintomi fondamentali e distintivi di questo disturbo (Cornoldi, Mammarella & Fine, 2016, Semrud-Clikeman, Walkowiak, Wilkinson e Christopher, 2010). Inoltre, per il dominio visuo-percettivo è emersa la difficoltà di integrare le configurazioni locali in un insieme coerente. Per il gruppo con ADHD si è evidenziato un profilo eterogeneo, i partecipanti con tale diagnosi hanno mostrato, in linea con gli studi precedenti, un deficit nel dominio di velocità di elaborazione visuospaziale e nella VSWM (Martinussen, Hayden, Hogg-Johnson & Tannock, 2005, Weigard & Huang-Pollock, 2017). Inoltre, questi partecipanti hanno presentato alcune difficoltà nelle abilità viso-costruttive quando dovevano ricostruire configurazioni globali, mentre sono emerse abilità visuo-percettive in norma. Diversamente, i partecipanti con ASD hanno mostrato prestazioni in norma in tutti i domini esaminati, utilizzando efficacemente processi visuospaziali globali e locali, con l'unica eccezione del compito visuo-costruttivo in cui questo gruppo ha mostrato tempi di risposta più lenti e una sensibilità ridotta alla coerenza percettiva (Caron et al., 2006; Shah & Frith, 1993). Infine, considerato che i profili di individui con NLD e con autismo ad alto funzionamento o sindrome di Asperger (DSM-IV TR, American Psychiatric Association [APA], 2000) sono spesso confusi, nello Studio IV (Capitolo 5) è stato proposto un ulteriore confronto tra ASD e NLD. Le abilità visuo-costruttive e la VSWM sono state studiate in un sottogruppo di partecipanti con ASD senza ID e senza picco visuospaziale (ASD-NP) e in partecipanti con NLD. Lo scopo era quello di analizzare se il gruppo con ASD-NP - sebbene non rappresentativo dell'intera popolazione con ASD senza ID – condividesse o meno caratteristiche con il gruppo NLD. Ancora una volta, i nostri risultati hanno permesso di differenziare il profilo visuospaziale dei bambini con NLD da quello dei bambini con ASD. Il primo gruppo ha mostrato prestazioni deficitarie in tutti i domini esaminati sia per il livello di elaborazione locale sia per quello globale. Il gruppo con ASD ha mostrato invece un profilo più eterogeneo, con prestazioni in norma nella VSWM e nel disegno di una figura complessa, tempi di risposta più lenti nella condizione segmentata della prova visuo-costruttiva e uno stile di disegno locale e frammentato nel disegno a memoria di una figura complessa. Anche qui, il bias locale ha influenzato le prestazioni dei partecipanti con ASD in compiti che richiedevano competenze visuo-costruttive e nello specifico di combinare le parti per formare un unico insieme (Simic, Khan, & Rovet, 2013). Infine, le conclusioni generali derivate dai principali risultati dei quattro studi e le loro implicazioni cliniche ed educative sono state evidenziate nel capitolo conclusivo della presente tesi. Per concludere, l'analisi delle capacità visuospaziali e l'elaborazione globale-locale in individui con disturbi del neurosviluppo offrono una visione cruciale per l'analisi dei punti di forza e di debolezza dei profili clinici esaminati e per la loro diagnosi differenziale. C'è ancora molto spazio per ulteriori ricerche sulle capacità visuospaziali e sul funzionamento neuropsicologico generale dei bambini con diversi disturbi del neurosviluppo. La presente tesi ha avuto l’obiettivo di sollevare e chiarire alcuni punti, ma altre domande restano aperte e richiederanno ulteriori studi.

Il disturbo dello spettro autistico (Autistic Spectrum Disorder - ASD) indica un ventaglio di diagnosi che vanno dalla Sindrome di Asperger all'autismo e che sono accumunate dalla presenza di sintomi comuni, che compromettono l'aspetto comportamentale e i rapporti con la società del soggetto. Al momento la diagnosi di ASD avviene affidandosi a test standardizzati riconosciuti eseguiti da personale medico specializzato. Negli ultimi anni si sono però generati diversi dataset di neuroimaging in cui vengono raccolte le immagini di risonanza magnetica provenienti da centri differenti e acquisite sia da soggetti appartenenti allo spettro dell'autismo che da controlli. L'utilizzo di tool per l'estrazione di features numeriche come FreeSurfer o FractalBrain ha permesso di generare dei dataset tabulari che possono essere sfruttati per elaborazioni di machine learning. Questo lavoro di tesi sfrutta come dataset di partenza ABIDE 1, in modo da addestrate un classificatore XGBoost utilizzando un approccio explainable. E' proprio l'approccio explainable, implementato per mezzo del metodo SHAP, che consente di spostare l'attenzione non tanto sulla diagnosi quanto sull'importanza che le features utilizzate assumono all'interno del modello. Questo aspetto può quindi permettere un'indagine finalizzata non necessariamente alla diagnosi ma, piuttosto, alla comprensione della malattia, avendo accesso a quelle che sono le metriche di maggiore rilievo nella discriminazione ASD - controlli.

Lo scopo del presente lavoro è quello di indagare le abilità linguistiche nel disturbo dello spettro autistico e, più in particolar modo, valutare la competenza linguistica in un bambino di 9;8 anni con diagnosi di Disturbo dello Spettro Autistico di grado moderato (F84.0). La tesi si compone di tre capitoli. Nel primo viene fornita una descrizione dettagliata dell’Autistic Spectrum Disorder (ASD), partendo dai fondamenti storici (Kanner, 1943; Asperger, 1944) fino a giungere alla letteratura odierna. Esso include temi come le metodologie di classificazione del disturbo (DSM-V, APA, 2015; ICD-11, in preparazione), l’epidemiologia, l’eziologia, i vari strumenti di screening ed infine la presentazione di alcune delle difficoltà linguistiche osservate in questa popolazione. Successivamente, nel secondo capitolo, sono stati raccolti numerosi studi volti ad analizzare la competenza linguistica dei soggetti con ASD. In particolare, sono stati approfonditi cinque domini linguistici: l’aspetto fonologico-lessicale, morfosintattico e pragmatico; è stato inoltre indagato lo stile narrativo. Ciascun aspetto osservato in letteratura è stato poi analizzato nel caso studio contenuto nel terzo capitolo. Infine, il terzo ed ultimo capitolo racchiude la storia clinica del soggetto, i test somministratogli e i relativi risultati. In particolar modo, il partecipante è stato sottoposto al Peabody Picture Vocabulary Test – Revised (PPVT-R; Dunn & Dunn, 1981), al test di ripetizione di non-parole (Fabbro, 1999), al Test for Reception of Grammar-Version 2 (TROG-2; Bishop, 2003b), al test di ripetizione di frasi (Del Puppo et al., 2016) e al test di di Abilità Pragmatiche del Linguaggio Medea (APL MEDEA; Lorusso, 2009). Infine, per valutare la sua competenza narrativa gli è stato somministrato un test di produzione semi-elicitata (Frog-Story; Meyer, 1969). Attraverso il confronto coi dati normativi presenti nei vari test standardizzati si è evinto che, in generale, la performance del bambino è notevolmente inferiore rispetto a quella dei suoi coetanei.

To date, research on executive functions in ASD has focused on “cool” aspects, identified as a salient characteristic of autism spectrum disorder (ASD). Little is known about the contribution of “hot” affective Executive Functions and their contribution on symptoms and autistic behaviour. Neuropsychologic characteristics (Set-shifting, Emotional Processing, Value-based Decision-Making, Social Cognition) and autonomic parameters (Stress Responsivity) were evaluated in 35 subjects with ASD with normal intelligence and 40 typically developmental controls aged 10 to 17 years and 10 months using a computer test battery. The tasks included Intra-Extra Dimensional Set-Shifting Task, Face Affective Go/noGO, New Cambridge Gambling Task, Prisoner’s Dilemma and Moral Judgment Tasks. Two sample of salivary cortisol were also collected before and after the tests’ administration. For each task, behavioural measures and cortisol response have been taken in account to explore the relation with autistic symptoms. Compared to controls, the participants with ASD showed: • Poorer risks taking behaviour to achieve a reward or to avoid a punishment compared to typical controls; • Reward-driven decision making to achieve a reward affected by guilt and stress (levels of salivary cortisol); • Biased emotional attention (sensitivity to emotionally irrelevant stimuli); sensitivity appears negatively interfering with decision making to avoid unpleasant consequences (fear); • Cooperative behaviours based on avatar’s strategy in comparison to control group on which is related to monetary contribution; • Less intensity of emotion of guilty where being an agent of an intentional harm and higher annoyance identifying themselves with the victim of an intentional and not unintentional harm; • Similar stress levels measured at baseline but highest stress responsivity after test administration. The results of the study indicate that, as expected, autistic subjects with normal IQ show difficulties on recognition of social situations and related moral emotions and their ability to predict intentions of others modulates their cooperative behaviour; moreover, they are more sensitive to stress conditions and conditions of uncertainty and stress impair risk-taking behaviour finalized to achieve a reward, while the attention on irrelevant stimuli impairs risk-taking behaviour to avoid a punishment. Taken together these results suggest that, in order to improve their decision making abilities and their understanding of social situations, educational programs for autistic subject with normal IQ must consider specific training activities finalized to manage their aversion toward the uncertainty and their attention on irrelevant stimuli.

La mia attività di Ricerca svolta durante il corso di Studi del Dottorato in Neurobiologia si è incentrata sul possibile meccanismo d azione dell L-acetylcarnitina (LAC) in due modelli animali: i topi CD1 sottoposti al paradigma dell Unpredictable Chronic Stress che, come evidenziato dalla letteratura scientifica, rappresentano un modello animale di depressione indotta da stress ambientale, e i ratti Flinders Sensitive Line, considerato in letteratura un ottimo modello genetico di depressione. Il farmaco mostra una rapida azione antidepressiva già al trattamento subcronico che sembra essere dovuto ad un effetto epigenetico a carico del promotore del gene grm2 che codifica per il recettore metabotropico per il glutammato mGlu2.

La creatività è un costrutto multidimensionale di non semplice definizione (Antonietti, Colombo & Pizzingrilli, 2011a, 2011b; Runco, 2008). È una potenzialità psicologica presente – in diversa misura – in ogni individuo e una Life Skill fondamentale per il benessere e l’adattamento all’ambiente. Creatività e competenza emotiva – intesa come capacità di esprimere, comprendere e regolare le emozioni (Denham, 2006) – sembrano essere aspetti correlati: in particolar modo fluidità (produzione di tante idee) e flessibilità (produzione di idee diverse tra loro) sono legate alla competenza emotiva e alla stima di sé (Sànchez-Ruiz, Hernandez-Torrano, Pérez-Gonzàlez, Batey & Petrides, 2011; Hoffman & Russ, 2012) in bambini a sviluppo tipico. Studi con bambini a sviluppo atipico evidenziano come bambini con disturbo dello spettro autistico abbiano elevata creatività, a fronte di scarse competenze emotive. Sembra infatti che alcuni tratti tipici del disturbo – quali ad esempio la tendenza verso la perfezione, la capacità di focalizzarsi sui dettagli e un’ottima memoria (Happé & Vital, 2009) – siano particolarmente propizi per lo sviluppo della creatività. Spesso tuttavia ci si sofferma solo sugli aspetti deficitari della patologia, senza considerare le potenzialità che questi bambini possono avere. Con l’obiettivo di approfondire il legame tra creatività e comprensione delle emozioni in bambini con sviluppo tipico e con disturbo dello spettro autistico, sono stati condotti due studi empirici, valutando intelligenza fluida, abilità creativa e comprensione delle emozioni. Il primo ha coinvolto circa 400 bambini di età compresa fra 5 e 11 anni, prendendo in considerazione anche l’effetto diretto che alcune variabili socio-demografiche possono avere sul variare dei punteggi di creatività. Successivamente l’attenzione è stata focalizzata su un gruppo di circa 40 bambini con autismo ad alto funzionamento cognitivo appaiati per genere ed età a bambini con sviluppo tipico. Dallo Studio I emerge che, differentemente da intelligenza fluida e comprensione delle emozioni, la creatività non aumenta all’aumentare dell’età. Creatività e comprensione delle emozioni risultano significativamente correlate (fluidità e componente mentale: p<.05; flessibilità e componente esterna: p<.05; flessibilità e componente mentale: p<.01; elaborazione e componente mentale/riflessiva p<.05). Si osserva un interessante effetto di interazione tra le variabili, in particolar modo in riferimento a fluidità e flessibilità. I dati pongono quindi in evidenza che lo sviluppo dei due aspetti è, per qualche verso correlato. Dallo Studio II emerge invece che i bambini con autismo producono idee elaborate e originali, ma mostrano una tipologia di pensiero più rigida (fluidità: p<.05; flessibilità: p<.001) e difficoltà significative nella comprensione delle emozioni rispetto ai pari con sviluppo tipico. Tra gli aspetti indagati emergono correlazioni interessanti, in particolar modo tra comprensione delle emozioni e fluidità (Componente esterna: p<.05, Componente mentale: p<.01, Componente riflessiva: p<.001), flessibilità (Componente esterna: p<.05; Componente riflessiva: p<.05) ed elaborazione (Componente mentale: p<.01). In relazione agli interessanti risultati emersi si propone un percorso educativo per piccoli gruppi di bambini con autismo con focus su fluidità e flessibilità con l’obiettivo di incrementare la comprensione delle emozioni.
Creativity is a multidimensional construct, not easy to define (Antonietti, Colombo & Pizzingrilli, 2011a, 2011b; Runco, 2008). It represents a psychological potential that each individual owns in different measures and a fundamental Life Skill for the well-being and the adaptation to the environment. Creativity and emotional competence - like the ability to understand, express and regulate emotions (Denham, 2006) - seem to be related to each other: especially fluidity (generating a great number of ideas) and flexibility (generating original ideas, different from each other) are linked to emotional competence and to self-esteem (Sanchez-Ruiz, Hernandez-Torrano, Pérez-González, Batey & Petrides, 2011; Hoffman & Russ, 2012) in children with typical development. Studies with children with atypical development highlight that children with autism spectrum disorder seem to show high creativity but they find some difficulties in using emotional competence. In particular, some specific traits of the autism disorder – like tendency toward perfection, focus on details and good memory (Happé & Vital, 2009) – seem to be particularly favorable for the development of creativity. However, research often focuses only on their deficit, not considering the potentialities that these children may have. With the aim to investigate the link between creativity and emotion comprehension in children with typical development and with autism spectrum disorder, two empirical studies have been carried out, assessing fluid intelligence, creativity and emotion comprehension. The first one involved about 400 children aged between 5 and 11, considering also the direct effect that some socio-demographic variables might have on the variation of creativity scores. Afterwards, attention was focused on a group of about 40 children with high-functioning autism and 40 children with typical development paired for gender and age. The first Study shows that, differently from fluid intelligence and emotion comprehension, creativity does not grow with age. Creativity and emotion comprehension show interesting correlations (fluidity and mental component: p<.05; flexibility and external component: p<.05; flexibility and mental component: p<.01; elaboration and mental/reflexive component: p<.05). An interesting interaction effect among the variables emerges, particularly in relation to fluidity and flexibility. The data suggest that the development of the two aspects is, in some way, related. The second study shows that children with autism produce elaborate and original ideas, but show a more rigid way of thinking (Fluidity: p<.05; Flexibility: p<.001) and significant difficulties in emotion comprehension. Among the three investigated aspects, interesting correlations emerged: emotion comprehension appears to be linked to fluidity (External component: p<.05, Mental component: p<.01, Reflexive component: p<.001), flexibility (External component: p<.05; Reflexive component: p<.05) and elaboration (Mental component: p<.01). In relation to these interesting findings, we propose an educational training for small groups of autistic children, focused on fluidity and flexibility, with the aim to increase emotion comprehension.

Per molti anni, gli studi sulla percezione degli input sensoriali si sono concentrati su come le informazioni venissero codificate, filtrate ed elaborate dalle singole modalità; tuttavia, le informazioni provenienti dal mondo che ci circonda, non attivano una singola modalità sensoriale, ma molteplici modalità. Negli ultimi decenni, gli studi riguardanti i processi sensoriali hanno subito un cambio di direzione, analizzando come le informazioni vengano processate da una rete neurale multisensoriale, dinamica, capace di mettere in relazione le diverse aree del cervello deputate all’elaborazione delle informazioni provenienti dalle diverse modalità sensoriali. La schizofrenia (SCZ) e il disturbo dello spettro autistico (ASD) sono due complesse patologie neurocognitive; entrambe caratterizzate da disturbi sociali, comunicativi e comportamentali. Diversi studi degli ultimi decenni hanno dimostrato che nei soggetti affetti da ASD e SCZ, la capacità di integrare informazioni multisensoriali, ovvero informazioni che provengono da più modalità sensoriali, è ridotta rispetto ad un soggetto normotipico, ossia un individuo le cui capacità intellettive e neurologiche possano esser considerate nella norma. In questo elaborato, in seguito ad un approfondimento sui processi multisensoriali e sulle caratteristiche cliniche di ASD e SCZ, sono stati presentati studi comportamentali ed esaminati i risultati ottenuti. Inoltre, sono state analizzate le caratteristiche di un modello matematico basato su una rete neurale in grado di simulare il processo di elaborazione multisensoriale: il modello include connessioni tra due regioni unisensoriali, a loro volta connesse con una regione multisensoriale. Attraverso questo modello viene simulata l’integrazione e l’elaborazione multisensoriale, sia a livello unisensoriale che a livello multisensoriale con l’obbiettivo di comprendere i meccanismi neurobiologici e le differenze neurali tra i soggetti normotipici e i soggetti ASD e SCZ.

The present research project is addressed to the study of the development of the “social brain”, a network of brain regions specialized for processing social stimuli.This system is evolutionary specialized to social interaction and it plays a crucial role in social development. Human beings are “socially tuned”, but the origins of this specialization process are to date, in part unknown. This research is focused on the emergence of early precursors of social abilities, and on the processing of socially relevant information in the first year of life, in typical and atypical development. In particular the following areas have been investigated: the neural correlates of the human action processing at birth, the ability to understand goal-directed actions in the first year of life; the early neuro-cognitive endophenotypes of the Autism Spectrum Disorders (ASDs) related to the precursors of the social cognition (i.e. attentional pattern during face and gaze processing; the action processing). The populations studied are infants and newborns having different degrees of familial risk for autism emergence. The principal aims of the project are a) to investigate when and how few social abilities are achieved during the typical development; b) to study – by means of at risk populations- the role of early asynchrony in growth on atypical development trajectories; c) to identify some possible early behavioural and neurophysiological indicators which could predict the future emergence of Autism Spectrum Disorders (ASDs). In order to study these aspects, functional brain neuroimaging has been integrated with the theoretical framework and the classical techniques of developmental cognitive neuroscience. These complementary methods of investigation allow to study functional brain structures and behavioural systems at the same time. Four main studies have been conducted with the aim to shed light on the very early mechanisms of social orienting and action processing and how these specialized. The first study employed behavioral neurocognitive procedures and the non-invasive functional neuroimaging techniques (fNIRS - functional Near Infrared Spectroscopy) on a sample of newborn infants in order to collect direct and indirect data (looking behaviour and cortical oxygenation changes) during the passive observation of dynamic biological stimuli, socially communicative (i.e. face-to-face interaction) or not communicative (goal-directed action), compared to dynamic non social and non biological stimuli. The second and third study addressed to older infants (between 6 and 9 months old) is focused on the role of behavioural (i.e. related to the mental states of the agent) and environmental cues (i.e. related to the context where- or to the mode by which- the action is executed) in the goal attribution processes. Three different paradigms have been utilized in order to evaluate which are the more efficient features which modulate the others’ actions understanding in the first year of life. The fourth study consists in the administration of two well established behavioural paradigms in the field of visual attention to a sample of newborn infants at high risk for ASD (because later-born sibling of a proband). An additional original task has been proposed to the high-risk sample, to evaluate the spontaneous preference for biological over non-biological motion in realistic scenes of goal-directed actions. The infant siblings’ data were compared to the performances of peers (undergone to the same tasks) with unspecified risk for autism (i.e. general population) to highlight the presence of a hypothetical peculiar attentional phenotype in unaffected relatives of children with autism (Broader Autism Phenotype)
Il presente progetto di ricerca è rivolto allo studio dello sviluppo del “cervello sociale”, una rete di regioni cerebrali specializzate per l’elaborazione degli stimoli sociali. Questo sistema è specializzato in senso evolutivo per l’interazione sociale e gioca un ruolo cruciale nello sviluppo sociale. Gli esseri umani sono “sintonizzati” socialmente, ma le origini di questo processi di specializzazione, ad oggi, sono in parte sconosciuti. Questa ricerca è focalizzata sulla comparsa dei precursori delle abilità sociali, e sull’elaborazione delle informazioni socialmente rilevanti nel primo anno di vita, nello sviluppo tipico quanto in quello atipico. In particolare sono state investigate le seguenti aree: i correlati neurali dell’elaborazione di azioni umane alla nascita; l’abilità di comprendere azioni dirette ad uno scopo nel primo anno di vita; gli endofenotipi neurocognitivi precoci del Disturbo dello Spettro Autistico (DSA) connessi ai precursori della cognizione sociale (es. pattern attentivi durante l’elaborazione dello sguardo e del volto; la percezione di azioni). Le popolazioni indagate sono infanti e neonati aventi diversi gradi di rischio familiare di sviluppare autismo. Gli scopi principale del progetto sono a) approfondire quando e come alcune abilità sociali vengono acquisite durante il corso dello sviluppo tipico; b) studiare - per mezzo di popolazioni a rischio- il ruolo di disarmonie precoci nella crescita sulle traiettorie evolutive atipiche; c) identificare possibili indicatori neurali e comportamentali precoci, i quali possano prevedere la futura comparsa di Disturbi dello Spetro Autistico (DSA). Al fine di studiare questi aspetti, la tecnica di neuroimmagine funzionale è stata integrata con il quadro teorico e alle tecniche classiche delle neuroscienze cognitive in ambito evolutivo. Questi metodi complementari di ricerca permettono di studiare allo stesso tempo sia meccanismi comportamentali, sia le strutture funzionali del cervello sottostanti a tali sistemi. Quattro principali studi sono stati condotti con lo scopo di gettare luce sui meccanismi precocissimi dell’orientamento sociale e dell’elaborazione dell’azione e come si specializzano. Nel primo studio sono state adoperate procedure comportamentali neurocognitive assieme alla tecnica non invasiva di neuroimaging della spettroscopia del vicino infrarosso (fNirs) su un campione di neonati, al fine ti raccogliere dati diretti ed indiretti (comportamento visivo e cambiamenti di ossigenazione corticale) durante l’osservazione passiva di stimoli dinamici biologici, socialmente comunicativi (es. interazione faccia-a-faccia) o non comunicativi (azione goal-directed), in contrapposizione a stimoli dinamici non sociali e non biologici. Il secondo e terzo studio, rivolto a infanti (tra i 6 e i 9 mesi di vita) è centrato sul ruolo di indizi comportamentali (relativi agli stati mentali dell’agente) e ambientali (relativi al contesto in cui o al modo in cui l’azione è eseguita) nei processi di attribuzione di scopo. Tre diversi paradigmi sono stati impiegati per valutare quali siano le caratteristiche più efficaci nel modulare la comprensione delle azioni altrui nel primo anno di vita. Il quarto studio consiste nel sottoporre a due paradigmi comportamentali consolidati nel campo dell’attenzione visiva un campione di bambini ad alto rischio di DSA (perché fratelli minori di un probando). Un compito aggiuntivo originale è stato proposto al campione a rischio, per valutare la preferenza spontanea per il movimento biologico su quello non biologico in scene realistiche di azioni dirette ad uno scopo. I dati dei fratelli di bambini affetti sono stati confrontati con le performance (agli stessi compiti) di un gruppo di pari con rischio di DSA non specificato (popolazione generale), per evidenziare la presenza di un ipotetico fenotipo attentivo peculiare nei parenti non affetti di bambini con autismo (fenotipo autistico diffuso) The infant siblings’ data were compared to the performances of peers (undergone to the same tasks) with unspecified risk for autism (i.e. general population) to highlight the presence of a hypothetical peculiar attentional phenotype in unaffected relatives of children with autism (Broader Autism Phenotype)

Autism Spectrum Disorder (ASD) is endowed with impressive heritability estimates and high recurrence rates; its genetic underpinnings are very heterogeneous and include many common and rare variants. Array-comparative genomic hybridization (CGH) offers significant sensitivity for the identification of copy number variations (CNVs) which can be a susceptibility factor for ASD. The aim of this study was to evaluated diagnostic yield and clinical impact of chromosomal microarray analysis in ASD. We performed Array-CGH for 329 ASD patients; four authors in accordance with the American College of Medical Genetics and Genomics recommendation blindly classified outcomes. After, patients were reassessed, further medical testing derived from the outcome of array-CGH was requested. Pathogenic/likely pathogenic CNV were identified in about 15.2% of patients and in about 27.1% were detected as possibly causal. Among patients with pathogenic/likely pathogenic CNV, in 52.0% the outcome of the array-CGH led to request other diagnostic tests that would not otherwise have been performed. From the results received to date, we have positive outcomes in the 55.0% of the exams. The results of our study highlighting the relevance of array-CGH in the genetic of diagnosis and underlie how its clinical translation can improve the care of children with ASD.

Molti studi sull’efficacia della Comunicazione Aumentativa Alternativa (CAA) per l’aumento delle competenze comunicative nei bambini con Disturbi dello Spettro Autistico hanno fornito risultati promettenti. Sono attualmente scarsi gli studi randomizzati realizzati su interventi educativi di CAA per adulti con bassa funzionalità cognitiva. Questo studio valuta l’efficacia di un training strutturato di CAA per l’incremento delle competenze adattive in un campione di giovani adulti con Disturbi dello Spettro Autistico afferenti a un servizio educativo specializzato (N= 8; range: 23-39; età media 33,31). I partecipanti sono stati assegnati con randomizzazione al Gruppo di Controllo (N= 4) o al Gruppo Sperimentale (N= 4). Il Gruppo Sperimentale ha seguito per un anno un training individuale di CAA, e il Gruppo di Controllo ha seguito la normale attività educativa del servizio. Il disegno è del tipo A-B-A, con valutazione dei livelli di baseline (A1), misurazione delle competenze dopo il termine del training (B) e a sei mesi dal suo termine (A2). Il confronto tra i due gruppi, condotto attraverso le Scale Adattive Vineland (VABS), evidenzia un aumento significativo delle competenze adattive e comunicative nel solo Gruppo Sperimentale, confermato dalla regressione verso i punteggi di baseline nella fase A2. I risultati dimostrano l'efficacia di un training strutturato di CAA per l’aumento dei comportamenti comunicativi e adattivi di adulti con Disturbi dello Spettro Autistico e bassa funzionalità cognitiva. Many studies on the effectiveness of Augmentative Alternative Communication (AAC) for the increase of communication skills in children with Autism Spectrum Disorders have shown promising results. Only few randomized studies on the educational interventions of AAC for adults with Low Cognitive Functioning have been conducted so far. This study evaluates the effectiveness of a structured training of AAC to increase the adaptive and communicative skills in a sample of young adults with Autism Spectrum Disorders which are involved in an educational specialized service (N= 8; range: 23-39 years; mean: 33.31). Participants were randomly assigned to Control Group (N= 4) or to Experimental Group (N = 4). The Experimental Group has followed an individualized AAC- training for one year, and the Control Group has followed the common educational activities of the service. The design is A-B-A, with assessment of baseline levels (A1), measurement of competences after the end of the training (B) and after six months from its end (A2). The comparison between the two groups, conducted by the Vineland Adaptive Behaviors Scales (VABS), shows a significant increase in the adaptive and communicative skills only in the Experimental Group, confirmed by the regression to baseline scores in the phase A2. The results demonstrate the effectiveness of a structured training of CAA to improve the communicative and adaptive behaviors of adults with Autism Spectrum Disorders and Low Cognitive Functioning.

La ricerca ha come oggetto i criteri progettuali per gli spazi dedicati alle persone con disturbi dello spettro autistico e si concentra sulle strutture residenziali per persone adulte. Muove dall’assunto che caratteristiche senso-percettive differenti da quelli delle persone con sviluppo neurotipico possono tradursi in esigenze spaziali specifiche e, dunque, in determinati requisiti e prestazioni. In un unico strumento progettuale, sono integrate indicazioni di carattere generale relative alla realizzazione del benessere ambientale e indirizzi peculiari scaturiti dalla letteratura scientifica inerente. Tale strumento è inteso come supporto funzionale, oltre che alla progettazione tecnologica ex novo, alla lettura e all’analisi di un dato spazio costruito, in funzione della sua trasformazione.

Il contributo presenta dati di ricerca relativi all'analisi del funzionamento cognitivo nei disturbi di spettro autistico e nel deficit di attenzione/iperattività. Phd thesis presents research data about the analysis of cognitive functioning in autism spectrum disorders and ADHD.

Autism Spectrum Disorder is a neurodevelopmental disorder characterised by challenges with social skills and communication, repetitive behaviour, sensory sensitiveness and environmental perception. The most recent data estimate autism’s prevalence as 1 in 68 children (CDCP, USA), with a ratio of men to women that is approximately 4:1. This research aims to improve the quality of life of people with autism and their families in their living environments, to make them Able and included in the society. It develops new tools to support the design process that would be able to adapt the environment to all the requirements of people with ASD. Literature about design for autism is quite recent and there are only a few line guides about residential and educational environments. This research affirms that universal design guides can't be the right answer because ASD can differ a lot from person to person, in terms of special needs. On the contrary, it presents a new co-design approach based on flexibility, customisation and dynamic space. The autism-friendly sensory waiting room in Careggi Hospital represents an application of this method and also the first example in Italy (and one of the few in Europe) of a sensory waiting room in Emergency Department. The second product of the research is a web platform - DARE (sense) - that represents a co-design tool to involve people with autism, their families and the professionals in the briefing of the project. It aims at disseminating knowledge and best practices about enabling living environments and it can be implemented with people's experiences and research innovations.

I Disturbi dello Spettro Autistico (ASD - Autism Spectrum Disorders) sono disturbi del neurosviluppo biologicamente determinati ad eziologia multifattoriale. Caratteristiche diagnostiche clinicamente importanti di tale disturbo sono anomalie nel comportamento sociale. La “Teoria della Motivazione Sociale dell’Autismo” (SMT - Social Motivation Theory) (Dawson et al. 2005; Chevallier et al., 2012) individua in un deficit del circuito di reward una della possibili cause delle alterazioni nel comportamento sociale dei soggetti con ASD. A seguito di tali anomalie nel funzionamento cerebrale, i soggetti con ASD avrebbero una ridotta sensibilità per le gratificazioni sociali e fallirebbero nell’attribuire un valore di reward, intrinsecamente motivante, a stimoli socialmente rilevanti eliminando quella dimensione che è alla base dello sviluppo di molte competenze cognitive che si presentano “naturalmente” negli infanti. In questo lavoro la motivazione sociale è stata indagata nei soggetti con ASD in due studi. Nel primo è stata valutata la preferenza per rinforzi sociali vs. non sociali. Tale valutazione è avvenuta somministrando a bambini in età infantile un paradigma comportamentale implementato su tablet evolutivamente adeguato. Nel secondo studio, invece, è stata valutata l’attenzione sociale. Bambini con ASD e con TD sono stati esposti alla visione di un filmato di una scena di interazione naturale adulto-bambino ed il comportamento visivo è stato rilevato mediante uso di eye-tracker.

L’obiettivo generale della tesi di Dottorato è fornire un contributo per la comprensione dell’eziologia del deficit di attenzione verso gli stimoli sociali nei soggetti con Disturbo dello Spettro Autistico (Autism Spectrum Disorder). Una delle teorie di base a cui si fa riferimento per spiegare tali difficoltà è quella relativa al Deficit Aspecifico di Attenzione Visiva presente sin dalle prime fasi di elaborazione dello stimolo visivo. Secondo questa teoria, tale deficit non è causato da differenze nell’esplorazione visiva degli stimoli sociali, bensì dalle prime difficoltà generali nel controllo dell’attenzione visiva. Tra le variabili che potrebbero determinare il deficit di attenzione visiva, in questa ricerca è stata presa in considerazione la complessità (geometrica e percettiva). Per verificare questa ipotesi, sono stati condotti due studi sperimentali che hanno indagato rispettivamente l’esplorazione visiva e la memoria di riconoscimento dei soggetti con ASD verso due categorie di stimoli: figure geometriche (“Attenzione e memoria di riconoscimento di figure geometriche semplici e complesse nei soggetti autistici: uno studio di eye-tracking”) e immagini (Attenzione e memoria di riconoscimento di immagini semplici e complesse nei soggetti autistici: uno studio di eye-tracking). Sulla base dei risultati ottenuti, è emerso che il deficit di orientamento verso gli stimoli sociali non dipende né dalla complessità degli stimoli (geometrica vs percettiva) né dalla categoria di stimolo (figure geometriche vs immagini), bensì da un deficit aspecifico di attenzione visiva presente sin dalle prime fasi di elaborazione dello stimolo.

Questo studio esamina gli effetti di un intervento sulle competenze sociali, adattato al contesto italiano, in un campione nazionale rappresentativo di adolescenti nello spettro autistico. Il presente lavoro di ricerca, inoltre, valuta la fattibilità dell’intervento attraverso l’analisi della fedeltà del trattamento, della validità sociale e dell’aderenza al training. Il Disturbo dello Spettro Autistico (Autism Spectrum Disorder, ASD) è un disturbo del neurosviluppo, con basi eziologiche ancora in parte sconosciute (Lai et al., 2014). Le caratteristiche principali del disturbo sono la compromissione delle abilità socio-relazionali e comunicative, sia a livello verbale che non verbale, in presenza di interessi ristretti, ripetitivi e stereotipati (American Psychiatric Association, [APA], 2013). Il disturbo si manifesta precocemente, nei primi anni dello sviluppo, e la sintomatologia si può manifestare con gradienti differenti, lungo un continuum dimensionale. Oggi è sempre più frequente sentire parlare di condizione piuttosto che di disturbo. L’ASD dura per tutto l’arco di vita e la sintomatologia è riconoscibile già nella prima infanzia, perdura nell’adolescenza e nell’età adulta. Si può associare a disturbi organici e psichiatrici (Mazzone et al., 2012; Simonoff et al., 2013) ma la prognosi dipende da molti fattori. Recenti studi epidemiologici hanno evidenziato che un bambino ogni 54 ha una forma di ASD (Maenner et al., 2020). La distribuzione tra i sessi è differente colpendo, in misura quattro volte maggiore, i maschi rispetto alle femmine. Il dato è tuttavia incerto a causa del mancato riconoscimento diagnostico dei sintomi nucleari, nel genere femminile. Negli ultimi anni sono stati sviluppati diversi modelli terapeutici per trattare la sintomatologia nucleare e i problemi associati all’ASD. Esistono numerose prove di efficacia a sostegno degli interventi precoci intensivi, in termini di modificazione positiva della traiettoria di sviluppo (Lai et al., 2014) mentre sono pochi gli studi inerenti agli interventi indirizzati agli adolescenti o ai giovani adulti (Miller et al., 2014; Ninci et al., 2015). Le competenze sociali sono positivamente correlate all’autoefficacia e a buoni livelli di Qualità della Vita (QoL) e rappresentano un fattore protettivo rispetto all’emergere di problematiche associate (Miller et al., 2014). Nell’ultima decade i social skills training [SST] sono molto diffusi per bambini e adolescenti con ASD (Gates et al., 2017). Nessuno dei curricula, conosciuti in letteratura e manualizzati, è stato tradotto e adattato al contesto italiano. Questo progetto di tesi mira ad offrire uno strumento di condivisione con i clinici basato sull’evidenza scientifica, proponendo la traduzione e l’adattamento del Program for the Education and Enrichment of Relational Skills (PEERS®) (Laugeson et al., 2012), sviluppato presso la UCLA e la validazione del modello nel contesto italiano, attraverso un disegno di ricerca randomizzato controllato (RCT), in un campione di adolescenti con ASD. La prima parte della dissertazione è tesa a fornire una cornice teorica sul disturbo dello spettro autistico. Nello specifico, dopo una panoramica sulla storia e la nosografia del disturbo, è descritta la semeiologia clinica dell’ASD, con un approfondimento sulle abilità sociali negli adolescenti senza compromissione cognitiva. Si è proseguito declinando l’epidemiologia, l’eziopatogenesi e i trattamenti basati sulle evidenze, raccomandati dalle principali linee guida nazionali e internazionali. Successivamente, dopo un primo focus sullo stato dell’arte della ricerca sui modelli di intervento per le competenze sociali nell’autismo, è stata descritta la rassegna sistematica della letteratura condotta in linea con il più recente PRISMA Statement (Moher et al., 2009; Moher et al., 2015) e l’articolo di spiegazione e pubblicazione (Liberati et al., 2009). La revisione sistematica della letteratura ha avuto lo scopo di identificare i modelli di intervento sulle competenze sociali per adolescenti con ASD, maggiormente rappresentati nella letteratura scientifica e valutarne la qualità metodologica. Nella seconda parte della tesi è stato approfondito l’adattamento al contesto italiano del programma PEERS®. Infatti, oltre alla traduzione, sono stati discussi i cambiamenti operati sul manuale in italiano e la metodologia seguita per apportare le modifiche. Sono stati, inoltre, presentati i risultati della survey preliminare somministrata ad un gruppo di adolescenti con sviluppo tipico, per identificare i fattori culturali che avrebbero potuto ostacolare l’implementazione del PEERS® nel contesto italiano. Infine, sono state indicate differenze e similitudini, con gli altri adattamenti internazionali. Nell’ultima parte del testo, oggetto della discussione di dottorato, è stato presentato il primo studio italiano sul programma PEERS®. Dopo una breve introduzione sugli obiettivi dello studio, sono stati illustrati i metodi, quindi le caratteristiche dei partecipanti e il dettaglio sugli strumenti di valutazione degli esiti primari e secondari. Successivamente è stata chiarita la procedura con cui è stato somministrato il training, per introdurre il piano di analisi statistiche. I risultati presentati sono relativi alle differenze tra i gruppi (sperimentale e lista di attesa) e al mantenimento dei risultati (follow-up). Inoltre, sono stati considerati e discussi i parametri di accettabilità e validità sociale del trattamento. Sebbene ci siano altri modelli di trattamento sulle competenze sociali, il PEERS® è un intervento ecologicamente valido, basato sull’evidenza scientifica e già replicato in molti Paesi del mondo. I risultati del presente studio indicano che l’intervento è efficace nel modificare positivamente le competenze sociali anche degli adolescenti ASD italiani. In particolare, i ragazzi sottoposti all’intervento hanno acquisito maggiori informazioni sui comportamenti sociali attesi nelle situazioni relazionali tra pari (conoscenze sociali) e hanno sperimentato l’efficacia di mettere in pratica tali comportamenti sociali, nel loro contesto reale di vita (prestazioni sociali). L’intervento ha avuto un effetto positivo sugli esiti primari (le competenze sociali) e ha avuto un impatto anche su delle dimensioni non trattate direttamente dall’intervento, come la regolazione delle emozioni, che è migliorata a conclusione del percorso. Inoltre, il miglioramento nelle competenze sociali ha avuto un effetto secondario positivo nel ridurre i problemi emotivi e comportamentali e i problemi funzionali dovuti ai sintomi depressivi, associati alle relazioni interpersonali (esiti secondari). I risultati ottenuti sono stati mantenuti nel tempo, indicando che gli adolescenti, supportati dai genitori che hanno la funzione di mediare le situazioni sociali complesse, hanno introiettato questi apprendimenti e li continuano ad usare nella quotidianità. Il PEERS®, infine, si è dimostrato un intervento strutturato, ben accetto dai genitori e dagli adolescenti e percepito come utile nell’affrontare i problemi nella relazione con i pari. Le analisi preliminari sull’efficacia e sulla fattibilità indicano che l’intervento potrebbe essere valido anche nei contesti comunitari, come i servizi per la tutela della salute mentale e riabilitazione dell’età evolutiva del SSN. Per i clinici è di fondamentale importanza avere a disposizione interventi efficaci, basati sull’evidenza e applicabili “nel mondo reale”. I futuri obiettivi di ricerca nell’ambito dell’applicazione del programma PEERS® sono l’utilizzo sistematico delle misure osservazionali, aspetto incoraggiato dalla maggior parte delle revisioni sistematiche e metanalisi sul tema (Mirzaei et al., 2020; Rao et al., 2008; Sterrett et al., 2017; White et al., 2007). Future ricerche dovrebbero inserire strumenti specifici per adolescenti con ASD, come il Contextual Assessment of Social Skills, per valorizzare i risultati preliminari ottenuti in altri studi PEERS® (Dolan et al., 2016; Rabin et al., 2018). Una problematica spesso riscontrata anche negli altri studi, è che i valutatori non sono in cieco, a causa della tipologia stessa del trattamento. Non è possibile, infatti, che i genitori, così come i ragazzi, siano all’oscuro dell’assegnazione al gruppo. In considerazione della mancanza di risultati ottenuti dai valutatori in cieco (Laugeson et al., 2012), confermato anche nel presente studio, è cruciale nella pianificazione della batteria di valutazione inserire test osservazionali somministrati da valutatori esterni al trattamento. Studi preliminari indicano che PEERS® mediato dai coetanei a sviluppo tipico, è altrettanto efficace sia per gli adolescenti ASD che per i tutor alla pari (Matthews et al., 2018). Al momento però non ci sono studi che inseriscono i compagni di classe nel processo di valutazione, ipotesi accessoria che potrebbe rivelarsi valida, in quanto hanno a disposizione, rispetto agli insegnanti, più occasioni di osservazione per verificare i comportamenti sociali spontanei dei compagni. Gli altri studi sul PEERS® (Chang et al., 2014; Frankel et al., 2010; Hill et al., 2017; Laugeson et al., 2012; Laugeson et al., 2009; Mandelberg et al., 2014; Rabin et al., 2018; Schohl et al., 2014; Yoo et al., 2014), ma anche su altri modelli (Vernon et al., 2018), hanno usato il test SSIS per valutare le competenze sociali globali. La misura non è specifica per le persone con ASD, ma è stata costruita per bambini e ragazzi con problematiche comportamentali. È pur vero che i ragazzi con ASD spesso presentano in co-occorrenza problemi comportamentali e quindi potrebbe essere una misura valida per cogliere i cambiamenti nelle competenze sociali globali, almeno in questa sottopopolazione. Il test non dispone di un adattamento italiano e un campione normativo di riferimento; quindi, sarebbe utile procedere con gli aggiustamenti necessari, e testarlo nell’ambito di questo intervento. Gli esiti relativi ai genitori, in questo lavoro, non sono stati valutati. I genitori hanno valutato le caratteristiche dei propri figli ma non è noto se ci sia un impatto del trattamento, anche su variabili personali, come lo stress e il benessere. Strumenti atti a valutare la Qualità della vita (QoL) e lo stress genitoriale dovrebbero essere implementati in futuri lavori. Mentre lo stress genitoriale è stato studiato nel PEERS® (Corona et al., 2019; Karst et al., 2015), la QoL è un dominio non ancora testato. La definizione della QoL fornita dall’OMS si riferisce alla “percezione che ciascuna persona ha della propria posizione di vita, nel contesto della cultura e del sistema di valori nel quale è inserito, e in relazione ai propri obiettivi, aspettative, priorità e preoccupazioni”, questo concetto riveste una grande rilevanza, clinica e sperimentale, nello studio della disabilità. Per valutarla esistono strumenti adattati al contesto italiano con soddisfacenti proprietà psicometriche (de Girolamo, 1993). Infine, dal punto di vista metodologico, sarebbe appropriato dopo aver svolto lo studio pilota RCT per valutare l’efficacia dell’intervento, replicare lo studio con il training in presenza (confermando o meno le evidenze in telemedicina disponibili), e proseguire svolgendo uno studio comunitario nei servizi pubblici italiani del SSN per verificare eventuali convergenze e difformità. Tale procedura completerebbe il processo di validazione dell’intervento (Smith et al., 2007), ad oggi testato solo tramite uno studio pilota con un campione composto da 5 partecipanti (Hill et al., 2017). Sul piano clinico-assistenziale e in termini di economia sanitaria, sarebbe uno sforzo senz’altro gravoso, ma in grado di restituire nuove conoscenze su degli aspetti scarsamente valutati negli studi sui SST (compreso il PEERS®), ossia sul costo-efficacia e sulla validità esterna dell’intervento.