Una penna “smart” per lo screening precoce della disgrafia

Una penna sensorizzata e brevettata potrebbe offrire un nuovo strumento per individuare precocemente le difficoltà di scrittura nei bambini. Si chiama THInkPen (Tele-Health Ink Pen) ed è al centro di uno studio condotto dal Politecnico di Milano e dall’Università dell’Insubria di Varese e Como, che ha coinvolto oltre 700 alunni dell’intero percorso della scuola primaria e della secondaria di primo grado. I bambini hanno utilizzato la THInkPen durante l’esecuzione di due prove della BVSCO-3, la Batteria per la Valutazione clinica della Scrittura e della Competenza Ortografica, il test più utilizzato in Italia per valutare le difficoltà di scrittura, tra cui disgrafia e disortografia.

La principale innovazione della tecnologia è nella possibilità di analizzare non soltanto il risultato finale della scrittura, ma anche il modo in cui il bambino scrive. La THInkPen, infatti, è una penna a inchiostro dotata di sensori che consente di raccogliere dati aggiuntivi rispetto a quelli forniti dai tradizionali test clinici. E, soprattutto, viene utilizzata su un normale foglio di carta, proprio come una penna convenzionale: una differenza significativa rispetto ad altri strumenti digitali per lo screening, come i tablet.

Durante le prove, la penna ha permesso di rilevare numerosi parametri legati al processo di scrittura, tra cui la pressione esercitata sul foglio, la fluidità del movimento, l’inclinazione della penna e la frequenza dei segnali registrati dai sensori. La grande quantità di dati raccolti è stata quindi analizzata per verificare la relazione tra questi indicatori digitali e i punteggi ottenuti nei test clinici, oltre che per studiarne l’evoluzione nelle diverse classi scolastiche.

A questo scopo sono stati sviluppati specifici algoritmi di intelligenza artificiale. I risultati hanno evidenziato relazioni significative e consistenti tra gli indicatori digitali e le valutazioni cliniche, confermando che i parametri rilevati dalla penna sono in grado di descrivere in modo affidabile le caratteristiche della prestazione di scrittura. I modelli di intelligenza artificiale per la classificazione binaria hanno inoltre distinto con successo gli studenti che presentavano difficoltà di scrittura, sulla base dei risultati della BVSCO-3, dagli altri alunni. Un ulteriore livello di analisi è stato possibile grazie alle tecniche di intelligenza artificiale spiegabile (Explainable AI, XAI), che hanno consentito di individuare i fattori associati alle prestazioni inferiori alla media, fornendo indicazioni potenzialmente utili per progettare interventi più mirati.

Anche il confronto tra le diverse classi scolastiche ha restituito risultati significativi. Gli indicatori digitali rilevati dalla THInkPen hanno infatti riprodotto il progressivo miglioramento della capacità di scrittura che normalmente si osserva nel corso degli anni scolastici, dimostrando una particolare sensibilità nel cogliere l’evoluzione delle competenze grafo-motorie. La ricerca nasce nell’ambito del progetto PRIN “e-School 2.0”, di cui il Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria (DEIB) del Politecnico di Milano è capofila, in collaborazione con l’Università dell’Insubria.

“L’impiego della THInkPen nell’analisi non solo del prodotto finale, ma dell’intero processo di scrittura, potrebbe favorire un’identificazione precoce delle difficoltà di scrittura in ambito scolastico, facilitando così una tempestiva ed efficace attivazione dei servizi clinici“, spiega Simona Ferrante, docente del DEIB e coordinatrice del team di ricercatori del Politecnico di Milano.

La tecnologia potrebbe dunque rappresentare un ulteriore supporto allo screening scolastico: non un semplice strumento per valutare ciò che il bambino ha scritto, ma una modalità per osservare e misurare come lo ha scritto, fornendo ai professionisti un quadro più ampio e dettagliato delle sue competenze.

“Questo aspetto assume particolare rilevanza alla luce della crescente domanda che i servizi di Neuropsichiatria dell’Infanzia e dell’Adolescenza si trovano quotidianamente a fronteggiare e delle conseguenti lunghe liste d’attesa – aggiunge il dottor Cristiano Termine, docente di Neuropsichiatria Infantile presso l’Università dell’Insubria – Le difficoltà scolastiche rappresentano infatti uno dei principali motivi di richiesta di valutazione ai servizi, ma non tutte le difficoltà incontrate dagli studenti necessitano necessariamente di un approfondimento clinico specialistico. Diventa quindi fondamentale poter disporre di strumenti di osservazione e di screening affidabili, in grado di aiutare la scuola a comprendere meglio la natura delle difficoltà e a individuare più precocemente le situazioni che richiedono effettivamente un invio ai servizi di Neuropsichiatria dell’Infanzia e dell’Adolescenza“.

Il progetto della THInkPen – brevettato da Politecnico di Milano insieme all’Università degli Studi di Milano, in particolare in collaborazione con il professor Alberto Borghese – è stato pensato inizialmente per uno screening delle malattie neurodegenerative, e successivamente sviluppato per la valutazione del neurosviluppo. A questa evoluzione ha contribuito anche Linda Greta Dui, ricercatrice DEIB e Tecnovisionaria 2025 sul tema.  All’attuale pubblicazione, invece, hanno partecipato anche Cesare Cornoldi, professore emerito dell’Università di Padova e tra gli ideatori del BVSCO-3, l’ASST Sette Laghi e il Centro per le Neuroscienze dell’ospedale Los Madroños di Madrid.