20211201082556-2524-T

Mo delo de diálogo aplicado en la terapia de reminiscencia de p ersonas con demencia p or Víctor Man uel Morales de Jesús T esis presen tada en cumplimiento parcial de los requisitos para la obtención del grado de: Do ctor en Ingeniería del Lengua je y del Cono cimien to Benemérita Univ ersidad Autónoma de Puebla, F acultad de Ciencias de la Computación Directores de tesis: Dra. María Josefa Somo devilla García Dra. Helena Mon tserrat Gómez A dorno Puebla, México, No viembre 2021. Dedico esta tesis a mi familia Resumen La terapia de reminiscencia es una in tervención no farmacológica que a yuda a mitigar los estados psicológicos y emo cionales inestables de los pacien tes con la enfermedad de Alzheimer, en la que se ev o can exp eriencias del pasado a tra v és de con versaciones en tre los pacien tes y sus cuidadores, estimulando la memoria episó dica autobiográ\ufb01ca. Es altamen te recomendable que las p ersonas con Alzhei- mer reciban regularmen te este tip o de terapia. Sin em bargo, debido a la carga de traba jo de los cuidadores, es casi imp osible que brinden la terapia de forma constan te. Por lo que en este traba jo de inv estigación, prop onemos el desarrollo de un sistema con versacional que puede ser utilizado como herramien ta para pro- p orcionar terapia de reminiscencia a personas con demencia de tip o Alzheimer en etapa inicial. El sistema tiene la capacidad de p ersonalizar la terapia según la información de los pacien tes relacionada con sus preferencias, historia y estilo de vida. Una ev aluación realizada por once ev aluadores relacionados con el cuidado de p ersonas con Alzheimer como cuidadores (n=9), médico geriatra (n=1) y asis- ten te del centro de cuidado (n=1) nos permitió determinar que el sistema es capaz de llev ar a cabo una terapia de reminiscencia de acuerdo con la información del pacien te de forma satisfactoria. Resumen Reminiscence therap y is a non-pharmacological interv en tion that helps mitigate unstable psyc hological and emotional states in patients with Alzheimer\u2019s disease, where past exp eriences are ev oked through con v ersations b et ween the patien ts and their caregiv ers, stimulating autobiographical episodic memory . It is highly recommended that p eople with Alzheimer regularly receiv e this type of therapy . Ho wev er, due to the o verload of caregiv ers, it is almost imp ossible for them to pro vide therapy on a regular basis. In this paper, w e describ e the developmen t of a con versational system that can be used as a to ol to pro vide reminiscence therap y to p eople with Alzheimer\u2019s disease. The system has the abilit y to p ersonalize the therap y according to the patients information related to their preferences, life history and lifest yle. An ev aluation conducted with eleven ev aluators related to p eople with Alzheimer\u2019s disease care suc h as caregiv er (n=9), geriatric do ctor (n=1), and a care cen ter assistant sho ws that the system is capable of carrying out a reminiscence therap y according to the patient information in a successful manner. A gr ade cimientos Quiero agradecer esp ecialmen te a mis asesoras de tesis, Dra. Josefa Somo devilla y Dra. Helena Gómez p or su inconmensurable apoy o durante todo este pro ceso. Sin duda alguna, sin to do su apoy o, paciencia y aliento esto no h ubiera sido p osible. T ambién agradezco al Consejo Nacional de Ciencia y T ecnología (CONA CYT) p or otorgarme la b eca No. 626812 la cual me brindó la posibilidad de culminar mis estudios de p osgrado. iv Índice general Resumen i i Abstract i i i Agradecimien tos iv Índice de Figuras vi i Índice de T ablas vi i i 1. In tro ducción 1 1.1. Problema de in vestigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2. Ob jetivos de la in v estigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.1. Ob jetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.2. Ob jetivos especí\ufb01cos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3. Pregun tas de inv estigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4. Organización de la tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2. Marco teórico 6 2.1. T erapia de reminiscencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 . 2 . S i s t e m a d e d i á l o g o ........................... 7 2.2.1. Recono cimien to automático del habla . . . . . . . . . . . . . 9 2.2.2. Comprensión del lengua je natural . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2.3. Gestor de diálogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.3.1. Estrategias de control de diálogo . . . . . . . . . . 11 2.2.3.2. Mo delos de con trol del diálogo . . . . . . . . . . . 12 2.2.4. Generación de lengua je natural . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.5. Con versión de texto a habla . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3. Clasi\ufb01cación de los sistemas de diálogo . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3.1. Sistemas de diálogo enfo cados a tarea . . . . . . . . . . . . . 14 2.3.2. Sistemas de diálogo de pregun ta-respuesta . . . . . . . . . . 14 2.3.3. Sistemas de diálogo con versacionales . . . . . . . . . . . . . 16 2.4. Métricas de ev aluación de sistemas de diálogo conv ersacionales . . . 17 2 . 5 . A I M L .................................. 1 9 v 2.6. Conclusión del capítulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3. Estado del arte 21 3.1. T raba jos iniciales en el mo delado del diálogo . . . . . . . . . . . . . 21 3.2. Sistemas de diálogo en el dominio de la demencia . . . . . . . . . . 23 3.2.1. Sistemas enfo cados al diagnóstico . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.2.2. Sistemas enfo cados al apoy o cognitivo . . . . . . . . . . . . . 25 3.2.3. Sistemas enfo cados a terapia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.2.3.1. T raba jos en el idioma español . . . . . . . . . . . . 28 3.3. Conclusión del capítulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4. Meto dología 30 4.1. Prototip o del Sistema Con v ersacional . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4 . 1 . 1 . M ó d u l o A S R .......................... 3 2 4.1.2. Mó dulo de Preprocesamiento de T exto . . . . . . . . . . . . 34 4.1.3. Gestor de Diálogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.1.3.1. Base de datos de pacientes . . . . . . . . . . . . . . 35 4.1.3.2. Mo delo de diálogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.1.3.3. Personalización del diálogo . . . . . . . . . . . . . 41 4 . 1 . 4 . M ó d u l o T T S .......................... 4 2 4.2. Meto dología para llev ar acab o la terapia de reminiscencia por el sistema con versacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.2.1. Características de los participan tes . . . . . . . . . . . . . . 43 4.2.2. Diseño de las in tervenciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5. Exp erimen tos y resultados 46 5.1. Comparación ev aluativ a de sistemas ASR . . . . . . . . . . . . . . . 46 5.1.1. Conjun to de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5 . 1 . 2 . E x p e r i m e n t o s .......................... 4 8 5 . 1 . 3 . R e s u l t a d o s ............................ 5 0 5.2. Ev aluación del sistema conv ersacional . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 5.2.1. Con\ufb01guración de la ev aluación . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 5 . 2 . 2 . R e s u l t a d o s ............................ 5 3 6. Conclusiones 57 6 . 1 . C o n c l u s i o n e s ............................... 5 7 6 . 2 . L i m i t a c i o n e s ............................... 5 8 6 . 3 . A p o r t a c i o n e s .............................. 5 9 6 . 4 . T r a b a j o f u t u r o ............................. 6 0 Bibliografía 61 Índice de \ufb01guras 2.1. Arquitectura clásica de un sistema de diálogo . . . . . . . . . . . . 8 2.2. Jerarquía de etiquetas en ob jetos AIML . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.1. Arquitectura del prototip o del sistema conv ersacional . . . . . . . . 31 4.2. Implemen tación del Mó dulo ASR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.3. Recolección de información de pacien tes . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.4. F ormulario para el registro de información p ersonal . . . . . . . . . 36 4.5. F ormulario para el registro de relaciones familiares . . . . . . . . . . 37 4.7. Mo delo de la base de datos Pacien tes . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.6. F ormulario para el registro de historia y estilo de vida . . . . . . . . 38 4.8. Ejemplo de la de\ufb01nición en AIML del con texto Conversación inicial 40 4.9. Reducción sim b ólica aplicada en el contexto de \u201ccan tan te\u201d . . . . . 40 4.10. Plan tillas p ersonalizadas con información del paciente . . . . . . . . 41 4.11. Implemen tación del Mó dulo TTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 5.1. Comparación de los v alores WER obtenidos . . . . . . . . . . . . . 50 5.2. Ejemplo de una con versación donde el ev aluador tiene que seleccio- nar la respuesta más apropiada de acuerdo al con texto de diálogo . 52 5.3. V alores R v oted obtenidos por cada respuesta en el conjunto de diá- l o g o s e v a l u a d o s ............................. 5 4 5.4. Correlación en tre los v alores R v oted ( r es _ sy s t , context t ) y R max . Una p equeña can tidad de som bra fue añadida a los v alores R v oted para visualizar la ma yoría de los casos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.5. P orcenta je de coincidencia entre las respuestas candidatas y la res- p u e s t a m á s v o t a d a . ........................... 5 6 vi i Índice de tablas 3.1. Estudios cen trados en el desarrollo de sistemas interactiv os en el d o m i n i o d e l a d e m e n c i a ......................... 2 4 4.1. Con textos de diálogo de\ufb01nidos. Los contextos descritos son sobre los cuales el sistema tiene la capacidad de llev ar a cab o la terapia. . 39 4.2. Descrip ción de síntomas en PcA en etapa inicial . . . . . . . . . . . 44 5.1. Descrip ción de archiv os de audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.2. V alores WER obtenidos para cada archiv o de audio . . . . . . . . . 49 vi i i Capítulo 1 In tro ducción La Organización Mundial de la Salud (OMS) describ e a la demencia como un síndrome; es decir, un conjun to de síntomas usualmen te de naturaleza crónica y progresiv a, causado p or una v ariedad de enfermedades cerebrales que afectan la memoria, el p ensamien to, el comp ortamien to y la capacidad para realizar las actividades diarias (W orld Health Organization, 2020). La demencia suele afectar principalmen te a p ersonas a ma y ores de 65 años (adultos ma yores). El Alzheimer es el tipo de demencia más común, abarcando en tre el 60 y el 80 % de los casos (Barrera-Lóp ez et al. , 2018) y es tam bién una de las principales razones de incapacidad y dep endencia progresiv a en aquellos que la padecen. De acuerdo con cifras rep ortadas por la organización Alzheimer\u2019s Disease In ternational, en el 2019 existían un p o co más de 50 millones de p ersonas con demencia a niv el mundial y se estima que para el año 2050 esta cifra aumen te hasta 152 millones (Alzheimer\u2019s Disease In ternational, 2019), debido al acelerado en vejecimien to de la p oblación m undial. Siguiendo esta tendencia, en México tam bién se esp era un rápido crecimien to de la p oblación de adultos ma y ores den tro de los próximos 20 años. Según estimaciones del Consejo Nacional de P oblación (CONAPO), del p erio do comprendido del año 2000 al 2030, la p oblación en el rango de 0 a 14 años de edad tendrá un decremen to del 23 %, la p oblación en el rango de 15 a 64 años sólo un incremen to del 47 %, mien tras que la p oblación may or a 64 años presentará un alarman te crecimiento del 300 % (F ernández et al. , 2014). Por lo que para el año 2030, el país tendrá más adultos ma yores que jó v enes menores a 15 años, y para 2050, un 30 % de la p oblación tendrá más de 60 años (Lizama, 2018). 1

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