L'attività elettrodermica (EDA) è uno degli indicatori ideali per comprendere il sistema nervoso simpatico. Il rilevamento e lo studio delle risposte del corpo umano a certi fattori esterni e le loro applicazioni mediche è un campo di studio da esplorare. Grazie a questi dati e allo sviluppo di algoritmi, è possibile rilevare situazioni di stress o monitorare malattie come l'epilessia. Nel frattempo, in vista del futuro sviluppo di questa tecnologia, sono già in corso ricerche per studiare la sua possibile applicazione nella valutazione del rischio di suicidio o per il rilevamento precoce dei sintomi della depressione.
Attualmente, questionari e scale, comprese le scale di autovalutazione, sono utilizzati per valutare il rischio di suicidio. In parallelo, fattori di rischio di suicidio (cioè precedenti tentativi di suicidio, intento suicida, malattie somatiche, etc.) sono anche presi in considerazione. La loro applicazione, tuttavia, non offre una garanzia sufficiente per distinguere accuratamente la gravità del rischio di suicidio di ogni individuo.
Come abbiamo già menzionato in pubblicazioni precedenti, l'inclusione di sensori biopotenziali nei wearables da polso rappresenta un cambiamento di paradigma in questo campo. I dispositivi sono in grado di memorizzare e comunicare continuamente ogni tipo di dati, che possono poi essere analizzati attraverso l'intelligenza artificiale. La raccolta di variabili EDA, ECG, frequenza respiratoria o temperatura attraverso questi dispositivi è di grande utilità clinica. Molte aziende, come Samsung, hanno già iniziato a includere i misuratori EDA nei loro dispositivi.
Studio dell'attività elettrodermica (EDA)
La rilevanza dell'EDA per lo studio della psichiatria ha cominciato a prendere piede nel 1972 e, nel corso degli anni, il suo valore è diventato più importante grazie alla facilità di misurare questa variabile in modo ancora più accurato. Oltre all'EDA, l'elettrocardiogramma (ECG) e la frequenza respiratoria sono monitorati per trovare indicatori di reattività emotiva che possono essere collegati a fattori di suicidio.
Gli organi sono collegati al sistema nervoso simpatico, che è responsabile della preparazione del corpo a situazioni stressanti, e al sistema nervoso parasimpatico, che è responsabile del rallentamento dell'attività corporea e metabolica per preparare il corpo a periodi di riposo e tranquillità. La pelle è l'eccezione all'affermazione di cui sopra, poiché le ghiandole sudoripare e i vasi sanguigni sono innervati esclusivamente dal sistema nervoso simpatico. Il segnale di attività elettrodermica (EDA) è una manifestazione elettrica dell'innervazione simpatica delle ghiandole sudoripare [1].
L'EDA può essere misurata attraverso i dati della conduttanza cutanea, poiché la conduttanza cutanea è direttamente proporzionale alla secrezione di sudore [2]. Questo rende i valori di conduttanza cutanea una misura ideale dell'attivazione del sistema nervoso simpatico.
Abituazione normale ideale e iporreattività elettrodermica in relazione alla presentazione di stimoli ripetutamente identici non significativi. Fonte: [19]
I cambiamenti drastici o i picchi nel segnale EDA che sono associati a una reazione a uno stimolo sono chiamati risposta di conduttanza cutanea (SCR).
EDA e SCR sono misurati nelle stesse unità, tipicamente microsiemens (µS). Lo spettro del segnale EDA è nell'intervallo 0,045-0,15Hz, anche se può aumentare fino a 0,37Hz durante l'esercizio intenso [3][4]. I parametri che definiscono l'SCR sono [5]:
- Latenza, cioè il picco SCR appare tra 1 e 5s dopo lo stimolo di attivazione [6].
- Ampiezza; perché una variazione del segnale EDA sia considerata SCR, l'ampiezza deve essere almeno 0,05µS o 0,04µS.
- Tempo di recupero.
Figura 1. A sinistra, SCR ideale, con parametri tipici. Fonte [20]. A destra, il segnale EDA decomposto in componenti toniche e fasiche. Fonte [15].
Il livello di conduttanza cutanea (SCL) si riferisce alla conduttanza media ottenuta dalla componente tonica del segnale EDA ed è una misura dei cambiamenti lenti e regolari del segnale EDA nel corso del tempo di misurazione. Le risposte di conduttanza cutanea non specifiche (NSSCR) sono il numero di SCR su un periodo di tempo non associato a nessun evento particolare, sono fluttuazioni spontanee [5].
Applicazioni cliniche
La relazione del segnale EDA con il sistema nervoso simpatico rende la sua analisi molto utile non solo nel campo della medicina, ma anche nella psicologia. Un'ampia rassegna delle applicazioni della misurazione EDA può essere trovata nel riferimento [1]. Qui di seguito ne elenchiamo alcuni, in cui i wearable sono stati utilizzati per ottenere i dati:
- Una misura dello stress di una persona. Per esempio: sul posto di lavoro [43], in vista di un intervento chirurgico [7], nelle persone anziane [8] o con demenza [9].
- Monitoraggio delle persone con epilessia [9], compresa l'analisi della gravità delle crisi [9][10][11].
- Identificazione e classificazione con le emozioni [12][13].
- Rilevamento in tempo reale del consumo di droga [14].
- Valutazione della percezione del rischio dei lavoratori [15].
Soluzione proposta da Intelligent Data
Nel settore dei Wearables, Intelligent Data sta già lavorando allo sviluppo di una soluzione innovativa per il mercato. Stiamo sviluppando dispositivi adattati all'uso in ambienti sanitari con misuratori di attività elettrodermica (EDA) incorporati. Insieme ad altri misuratori di segni vitali, come EDA, ECG, frequenza respiratoria o temperatura, stiamo cercando di creare dispositivi in grado di identificare le routine e facilitare il loro lavoro nel settore sanitario.
In parallelo, stiamo lavorando allo sviluppo di algoritmi per calcolare i possibili rischi per la salute dei pazienti:
- Sviluppi della salute, con particolare attenzione al deterioramento della salute e/o al peggioramento della salute delle persone anziane e/o malate croniche.
- Previsione e prevenzione delle infezioni.
Tra le nostre soluzioni attuali evidenziamo ID VitaID Vita, un dispositivo Smartwatch con gli ultimi progressi e un software completamente adattato alle esigenze di telecura di residenze, ospedali o altre attività. La misurazione EDA è una caratteristica opzionale su richiesta del dispositivo.
Relazione con lo screening della depressione e la prevenzione del suicidio
Un certo numero di studi sono attualmente in corso in relazione al suicidio e alla depressione, utilizzando i dati ottenuti attraverso l'EDA. In particolare, evidenziamo uno studio condotto al Samsung Medical Center in Corea tra dicembre 2015 e ottobre 2016. Ha coinvolto 30 pazienti con disturbo depressivo maggiore (MDD) e 37 pazienti sani. Tutti i partecipanti sono stati diagnosticati da psichiatri specializzati utilizzando i criteri del Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders-IV (DSM-IV).
Questo studio ha dimostrato, attraverso esperimenti proof-of-principle, che i segnali EDA possono essere utilizzati come biomarcatori per il disturbo depressivo maggiore. I pazienti con MDD e i pazienti sani sono stati classificati con il 74% di affidabilità utilizzando un algoritmo basato su un albero di decisione.
Lo studio è stato specificamente progettato per testare la fattibilità di una classificazione dei pazienti MDD basata sull'EDA. In primo luogo, per aumentare la discriminazione, l'EDA è stata misurata mentre i soggetti eseguivano compiti di rilassamento e di induzione dello stress. In secondo luogo, oltre a estrarre le caratteristiche EDA per ogni fase, sono state calcolate anche le caratteristiche differenziali che rappresentano le differenze di EDA tra due fasi diverse. Così, la selezione delle caratteristiche effettuata utilizzando SVM-RFE ha rivelato che gli indicatori differenziali di EDA e gli indicatori misurati durante i compiti di stress e di rilassamento erano molto utili per la discriminazione. Infine, questi risultati suggeriscono che il metodo di apprendimento automatico proposto impiegato qui, che tiene conto delle alterazioni multiple in EDA, offre un grande potenziale come un marcatore obiettivo di MDD che può infine migliorare la diagnosi e il trattamento dei pazienti.
Test EDOR
Uno dei principali studi sull'efficacia dell'EDA nello studio della sua relazione con la depressione e il rischio di suicidio è il test EDOR. Il test EDOR misura la risposta di orientamento. Un processo sviluppato e modificato nel corso degli anni da Lars Håkan Thorell nel corso dei suoi studi alla Linköping University. Nel 2014, su questa base, la società Emotra ha creato un sistema EDOR standardizzato. Un metodo diagnostico per esaminare i pazienti con depressione e misurare la loro reattività elettrica. Per valutare infine l'efficacia di questo strumento nell'identificare le persone con un particolare rischio di comportamento suicida, Emotra ha avviato studi clinici multicentrici europei sulla relazione tra l'EDA e le tendenze suicide in pazienti che soffrono di disturbi affettivi. Finora, più di 1573 persone hanno partecipato a queste prove.
Test EDOR. Fonte: [19]
Durante il test EDOR, due dita sono poste su elettrodi d'oro e una corrente continua di 0,5 V viene fatta passare attraverso l'epidermide secondo gli standard. In parallelo, un tono moderatamente forte viene presentato attraverso le cuffie di tanto in tanto durante il test. Le risposte elettrodermiche agli stimoli rappresentano un aumento della conduttanza dovuto all'aumento del numero di dotti sudoripari pieni che agiscono come conduttori attraverso l'epidermide ad alta resistenza elettrica. Il test EDOR esamina il tasso di assuefazione legato a stimoli uditivi neutri ripetuti. EDOR è un acronimo che è stato coniato combinando i termini "ElectroDermal" (ED) e "Orienting Response" (OR). Si usa per identificare un sistema EDA estremamente iperattivo ed estremamente iper-reattivo. Le risposte EDA misurate nel test sono involontarie e non possono essere attivate intenzionalmente, rendendo impossibile falsificare il risultato del test, che è un ulteriore vantaggio di questo metodo.
Conclusioni
In breve, lo studio degli indicatori di attività elettrodermica (EDA) è un campo in costante studio per i suoi potenziali benefici. Le informazioni offerte dai wearables e da altri sistemi di misurazione rappresentano un nuovo livello di dettaglio per lo studio clinico delle abitudini e delle routine delle persone. Grazie a questi dati, insieme ad altri biomarcatori, è possibile ottenere nuovi indicatori che permettono di rilevare preventivamente il rischio di subire una crisi epilettica o di valutare l'aumento o la diminuzione del rischio di suicidio nei pazienti.