Analisi quantitativa delle prassie grafo-motorie in bambini con disturbi specifici dell'apprendimento

When analysing cognitive and motor skills, one common practice is conducting tests where patients are asked to write a text or draw simple figures. These graphic and motor gestures are called fine movements and they entail the coordination of small muscle movements of the hand and the fingers. For this reason, they constitute an integration between motor tasks and cognitive skills. The study of these movements may reveal the existence of various dysfunctions connected with motor and cognitive diseases. These studies allow clinicians to measure the perceptual/motor progress. Indeed, an inaccurate graphic gesture may be considered as a sign of a mental and behavioural disturbance. At this time, in clinical practice, most evaluations are based on the observation of graphical gesture results, and therefore on qualitative criteria. On the contrary, this thesis was created to give a complete and quantitative evaluation of the execution of a motor task which involved both cognitive and motor features of children with Specific Learning Disorders (SLD) and Developmental Coordination Disorder (DCD). Moreover, we must emphasize that it is the first time that the graphic gesture is evaluated quantitatively in dyslexic subjects SLD stands for Specific Learning Disorders that including dyslexia, dysgraphia, dyscalculia and the dysorthography. These disorders can occur isolated, but often occur together. They are called "specific" because they significantly affect a specific domain of skill but in a limited way, leaving intact the general intellectual functioning in individuals with IQ (Intelligence Quotient) equal to or above average. Possible risk indicators for SLD, preschool, are represented by the difficulties in communicative language skills, motor-praxic, auditory and visual- spatial, especially in the presence of a positive family history. As for motor-praxic aspects these children are characterized by difficulties in fine movements accompanied by a so-called behavior ’clumsy’ in carrying out daily activities, such as getting dressed or tie his shoes. It follows that the writing of these subjects is often nearly or completely un- readable with a confusing layout of the text and other elements (graphics, figures and so on.). In various studies, despite the hypotheses of slowness it showed that these children draw and write very quickly and inaccurately. From these results it can be deduced that these persons have a difficulty in planning the movements and perceptual-motor deficits. In this study, 58 subjects were analyzed, divided into five subgroups for specific disorder detected, aged between 6 and 14 years. The five subgroups considered were formed respectively by subjects with: dysgraphia, dyslexia, with more specific disorders simultaneously, with DSA and DCM simultaneously and a fifth group formed by dyslexic and the dysgraphic together. These subjects were compared with 13 children with normal mental and motor development, aged between 6 and 12 years. The experimental set-up requires the execution of three different types of tasks that involved the drawing of three simple geometric shapes: a circle, a cross and a square. Choosing the type of test it was determined by clinical tests that are normally offered. Every test was made up of two phases: a static acquisition and a dynamic one. In the first phase, markers were placed on the pen and on the page according to a specific pattern, then they were acquired. During this phase, the position of the tip of the pen is determined according to a local pen reference system, realised with makers located on its cap. During the second phase, markers were placed on the head, on the dominant arm and on the shoulders of the patient in order to acquire his movement while performing the gesture. The sketch was re-enacted thanks to the information on the position of the tip of the pen provided by the first phase. Then, the data collected both from the static and the dynamic acquisition, alongside with personal information concerning the patient, were uploaded into a specific software, SMART Analyzer (BTS IT). Through this soft- ware, it was possible to develop one ad hoc protocol for each of the three motor tasks, in order to characterize the specific sizeof interest related to the motor control of the subjects and to calculate parameters of interest related to the considered figure. The result achieved for each motor task is included in a three-page report in which it is specified: dimensional features, identified in order to characterize the various strategies employed for the drawing and to evaluate the executive accuracy; kinematic features, evaluated in order to characterize the control working during movements, and movement features. To correlate the drawing track obtained and the postural strategy used , it was carried out the analysis of the movements of the upper arm to evaluate possible differences in joint angles between the analyzed groups. Furthermore, a study on the head movement, in relation to the page, was carried out, in order to examine the attention level of the subject during the execution of the text. A series of statistical tests were performed for the purpose of verifying the significance and the reliability of the obtained results and for identify- ing possible significant differences between the two groups in the analysed parameters. Generally, in gross motor movements, the peculiar characteristic of patients with disorders of motor coordination is their clumsiness and the slowness. During the movement analyzed in this thesis the behavior of these children is totally different, in fact they are moving faster than the control group. This result is also shown in the Dyslexia group in which, having regard to the execution speed, is compromised the accuracy of drawing the square. It is assumed that, for the graphic gesture, the disorder involving cognitive aspects, such as the least attention in the movement itself or the lesser interest to the achievement of a correct result and does not seem to be caused by disorders in level It is assumed that, for the graphic gesture, the disorder involving cognitive aspects, such as the least attention in the movement itself or the lesser interest to the achievement of a correct result and does not seem to be caused by biomechanical and motor disorders. In conclusion, the method of analysis has allowed us to evaluate the graphic gesture more completely and quantitatively characterize the disor- ders in children with SLD and DCD. In the future, this methodology could give a valuable aid in the characterization of the fine movements of other diseases involving cognitive disorders and could also be integrated with other types of analysis such as the EEG for the detection of early markers of risk of specific disorders in language and in learning.

Nella valutazione delle abilità cognitive e motorie vengono comunemente utilizzati dei test nei quali viene chiesto ai soggetti di scrivere un testo o disegnare alcune semplici figure. Questi gesti grafo-motori vengono denominati movimenti fini e prevedono la coordinazione di piccoli movimenti muscolari a livello delle dita e della mano, rappresentano quindi l’integrazione tra task motorio e task cognitivo. Tali movimenti possono caratterizzare la natura di molteplici patologie che comportano disturbi a livello cognitivo e a livello motorio, dando un valido aiuto in fase decisionale per la scelta di una riabilitazione adeguata. Queste analisi, inoltre, permettono ai clinici di misurare il livello della maturazione percettivo-motoria in quanto un gesto grafico poco accurato si può considerare come la manifestazione di un disturbo mentale e comportamentale. Attualmente, nella pratica clinica, la maggior parte di queste valutazioni si basa sull’osservazione del risultato del gesto grafico e quindi su criteri qualitativi, oppure sull’utilizzo di una tavoletta grafica, che permette solamente l’analisi di alcuni elementi relativi alla traccia e non della postura del soggetto durante il gesto grafico. Questo lavoro di tesi è nato dall’esigenza di analizzare con una valutazione quantitativa ed esaustiva l’esecuzione di un task motorio che coinvolge sia aspetti cognitivi sia aspetti motori dei bambini con disturbi specifici dell’apprendimento (DSA) e disturbi della coordinazione motoria (DCM). Inoltre, vi è da sottolineare che è la prima volta che il gesto grafico viene valutato quantitivamente in soggetti dislessici. DSA è l’acronimo di Disturbi Specifici di Apprendimento; in essi sono comprese la dislessia, la disgrafia, la disortografia e la discalculia. Questi disturbi possono presentarsi iso- lati, ma più spesso sono presenti contemporaneamente. Vengono definiti “specifici” perchè interessano uno specifico dominio di abilità in modo si- gnificativo ma circoscritto, lasciando intatto il funzionamento intellettivo generale, in soggetti con QI (Quoziente Intellettivo) uguale o superiore alla media. Il criterio principale, necessario per poter formulare la diagnosi di DSA, è quello della “discrepanza” tra abilità nel dominio specifico interessato – deficitarie in relazione alle attese per età o classe frequentata – e l’intelligenza generale – adeguata per l’età cronologica. Possibili indica- tori di rischio di DSA sono rappresentati dalle difficoltà nelle competenze comunicativo-linguistiche, motorio-prassiche, uditive e visuo-spaziali in età prescolare, soprattutto in presenza di un’anamnesi familiare positiva. Ri- scontrabili già dai genitori o dagli insegnanti della scuola dell’infanzia e del primo anno della scuola primaria, se persistenti vanno segnalati per un approfondimento ai servizi sanitari. A livello motorio-prassico questi bambini sono caratterizzati spesso da una manualità fine difficoltosa accompagnata da un comportamento cosid- detto ’goffo’ nello svolgere le attività quotidiane, come ad esempio il vestirsi o allacciarsi le scarpe. Ne consegue che la scrittura di questi soggetti risulta frequentemente quasi o completamente illeggibile con un impaginazione confusa del testo e di altri elementi (grafici,figure ecc.). In vari studi nonostante l’ipotesi di lentezza avanzata dagli studiosi è emerso che questi bambini disegnano e scrivono molto velocemente e in maniera poco accurata. Da questi risultati si può dedurre che questi soggetti hanno una difficoltà nel pianificare i movimenti e deficit percettivo-motori. In questo studio, sono stati analizzati 58 soggetti, suddivisi in cinque sottogruppi per disturbo specifico rilevato, di età compresa tra i 6 e i 14 anni. I cinque sottogruppi considerati sono stati formati rispettivamente da soggetti: disgrafici, dislessici, con più disturbi specifici contemporaneamente, con DSA e DCM contemporaneamente e un quinto gruppo formato dai dislessici e i disgrafici insieme. Tali soggetti sono stati confrontati con 13 bambini con un normale sviluppo mentale e motorio di età compresa tra i 6 e i 12 anni. Inoltre, è stato condotto un confronto tra il gruppo dei disgrafici e quello dei dislessici per poter al meglio caratterizzare i due disturbi. Nel set-up sperimentale è stato chiesto ai soggetti l’esecuzione di tre tipologie di task differenti che riguardavano il disegno di tre semplici figure geometriche: un cerchio, una croce ed un quadrato. La scelta del tipo di test è stata determinata dai test clinici che normalmente vengono proposti. Per l’acquisizione del movimento del soggetto è stato utilizzato un sistema optoelettronico (SMART D BTS, IT). Tale sistema ha permesso l’acquisizione delle coordinate tridimensionali dei marker posizionati in particolari punti di repere del soggetto e sulla penna, questo ha consentito di rilevare il loro movimento, così da ricostruire la traccia del disegno ed anche il movimento dell’arto superiore e del capo del soggetto durante il gesto grafico. Ogni prova è composta da due fasi: un’acquisizione statica ed un’acquisizione dinamica. Nella prima fase sono stati acquisiti i marker posti secondo un determinato modello sulla penna e sul foglio. Durante questa fase viene determinata la posizione della punta della penna rispetto al sistema di riferimento locale della penna stessa, costruito mediante i marker posti sul suo cappuccio. Nella seconda fase i marker sono stati posizionati sulla testa, sulle spalle e sul braccio dominante del soggetto in modo tale da acquisire il suo movimento durante il gesto ed è stata ricostruita la traccia del disegno mediante le informazioni provenienti dalla prima fase sulla posizione della punta della penna. Le acquisizioni della statica e della dinamica sono state caricate in un software dedicato, SMART Analyzer (BTS IT), insieme alle informazioni personali del paziente. Mediante questo software è stato sviluppato un protocollo ad hoc per ognuno dei tre task motori, al fine di caratterizzare le grandezze specifiche di interesse relative al controllo motorio nei soggetti e di calcolare parametri d’interesse relativi alla figura considerata. Il risultato ottenuto per ogni task motorio è contenuto in un Report composto da tre pagine, nelle quali vengono indicate le caratteristiche di- mensionali, identificate per caratterizzare le diverse strategie impiegate nel disegno e per valutare la correttezza esecutiva, le caratteristiche cinematiche, che sono state valutate per caratterizzare il meccanismo di controllo durante il movimento, i parametri del movimento della testa e dell’arto superiore dominante. Per correlare la traccia del disegno ottenuto e la strategia posturale utilizzata, è stata realizzata l’analisi dei movimenti del braccio superiore per valutare le possibili differenze negli angoli articolari tra i due gruppi in analisi. Inoltre per caratterizzare il livello di attenzione del soggetto durante l’esecuzione della prova è stata fatta l’analisi del movimento della testa rispetto al foglio. Per verificare la significatività e l’attendibilità dei risultati ottenuti e per individuare eventuali differenze significative nei parametri analizzati tra i due gruppi sono stati effettuati vari test statistici. Generalmente a livello motorio grossolano la caratteristica peculiare dei soggetti con disturbi della coordinazione motoria è la loro goffaggine e lentezza esecutiva. Durante il movimento analizzato in questo lavoro di tesi il comportamento di questi bambini è totalmente diverso, infatti essi si muovono più velocemente rispetto al gruppo di controllo. Questo risultato è emerso in maniera molto evidente anche nel gruppo Dislessia in cui, vista la velocità di esecuzione, risulta compromessa l’accuratezza del disegno del quadrato. Si ipotizza quindi che, per il gesto grafico, il disturbo coinvolga aspetti cognitivi, come ad esempio la minor attenzione nel movimento stesso oppure il minor interesse al raggiungimento di un risultato corretto e non sembra causato da disturbi a livello biomeccanico e motorio. Concludendo, il metodo di analisi utilizzato ha permesso di valutare e caratterizzare quantitativamente i disturbi nel gesto grafico di bambini con DSA e DCM in modo più completo. In futuro, questa metodologia potrebbe dare un valido aiuto nella caratterizzazione dei movimenti fini di altre patologie che comportano disturbi cognitivi e motori e potrebbe anche essere integrata con altri tipi di analisi come quella dell’EEG per l’individuazione di marcatori precoci di rischio di disturbi specifici del linguaggio e dell’apprendimento in età neonatale.