Investigation par méthodes d’apprentissage des spécificités langagières propres aux personnes avec schizophrénie (Investigating Learning Methods Applied to Language Specificity of Persons with Schizophrenia) (2020)

Abstract: Nous présentons des expériences visant à identifier automatiquement des patients présentant des symptômes de schizophrénie dans des conversations contrôlées entre patients et psychothérapeutes. Nous fusionnons l’ensemble des tours de parole de chaque interlocuteur et entraînons des modèles de classification utilisant des informations lexicales, morphologiques et syntaxiques. Cette étude est la première du genre sur le français et obtient des résultats comparables à celles sur l’anglais. Nos premières expériences tendent à montrer que la parole des personnes avec schizophrénie se distingue de celle des témoins : le meilleur modèle obtient une exactitude de 93,66%. Des informations plus riches seront cependant nécessaires pour parvenir à un modèle robuste.

## introduction la schizophrénie est définie comme un trouble mental sévère @xcite . cette maladie s'accompagne de symptômes très variables, les plus manifestes étant les idées délirantes, les halluci-nations et le discours désorganisé. de nombreuses études convergent aujourd'hui vers l'hypothèse selon laquelle il existe une composante génétique de la pathologie schizophrénique, à tout le moins comme une condition nécessaire et non suffisante. son étiologie demeure toutefois complexe. pour autant, les avancées empiriques, théoriques et méthodologiques non négligeables en psychopathologie cognitive, en pragmatique linguistique et les progrès considérables, en particulier dans le domaine de l'électrophysiologie et de l'imagerie cérébrale, contribuent à une meilleure caractérisation des troubles schizophréniques @xcite . selon l'organisation mondiale de la santé, les troubles schizophréniques touchent environ 1% de la population mondiale. en outre, les troubles cognitifs affectent 70 à 80% de la population atteinte de troubles schizophréniques @xcite . pour autant les symptômes de cette pathologie, ou leurs effets, impactent largement les pratiques langagières qui apparaissent ainsi comme un bon angle pour aborder la pathologie. l'identification automatique de patients manifestant des symptômes de la schizophrénie à partir de la production langagière, écrite ou orale, est un enjeu important dans le domaine de la santé, car cela pourrait constituer une aide décisive vers un diagnostic pour les médecins. par ailleurs, étudier des cas de parole affectée permet d'améliorer notre compréhension du fonctionnement du langage en général, et cela devrait également permettre d'adapter des systèmes de tal à des parties de la population qui, en plus de souffrir d'un trouble psychiatrique potentiellement désociabilisant, présentent un usage de la langue qui dévie des modèles dont nous disposons. a terme, il serait intéressant de modéliser cet usage de la langue dans le dialogue, car c'est dans les interactions que nous attendons les déviations les plus importantes. c'est notamment les perspectives du projet slam 1 et son corpus en français, fondé sur des conversations contrôlées entre personnes avec schizophrénie ou témoins et psychologues qui ont été filmées et enregistrées puis retranscrites. ces dialogues servent de base à la présente étude. cependant, comme première approximation, nous avons choisi de modéliser le problème à partir de quasi-monologues, c'est-à-dire une fusion de l'ensemble des tours de parole de chaque interlocuteur pour chacun des dialogues considérés. à partir de cet ensemble de tour de parole, nous construisons des systèmes de classification permettant d'identifier les personnes avec schizophrénie. cette fusion permet de construire des instances de classification contenant plus d'information qu'un simple tour de parole. ce choix, qui exclut la parole du praticien lors de la classification, est également justifié par la spécificité de ces entretiens dans lesquels le psychologue n'est pas personnellement investi : sa mission est de maintenir l'interaction en relançant l'échange pour qu'il se poursuive le plus longtemps possible. nous entraînons des modèles de classification sur les monologues et montrons qu'il est possible d'identifier des personnes avec schizophrénie à partir d'informations lexico-syntaxiques dans notre corpus avec une exactitude de 93,66%. ## état de l'art les développements linguistiques sur le discours schizophrénique émergent avec les études de @xcite ; @xcite . depuis, des indices de moins bonne maîtrise des catégories morphosyntaxiques (part-of-speech, pos) et de la syntaxe ont été étudiés @xcite @xcite . cependant, il est souvent difficile de caractériser ce qui relève de la pathologie de ce qui relève de la médication. de plus, les éléments mis en avant sont peu discriminants. les patients ont une maîtrise moins bonne de ces niveaux linguistiques, mais ce sont leurs capacités 1. https://team.inria.fr/semagramme/fr/slam/ cognitives en général qui semblent dégradées @xcite . il apparaît alors que travailler sur le discours des personnes avec schizophrénie c'est aussi travailler sur les capacités cognitives. la détection automatique de troubles schizophréniques est un champ de recherche actif, avec des études qui se concentrent principalement sur deux types de caractéristiques : signaux biomédicaux du type électro-encéphalographie (eeg) et images de résonance magnétique (irm) @xcite . les études fondées sur les données langagières sont encore assez rares, mais un courant de recherche émerge ces dernières années dans le domaine de l'identification automatique de différents troubles comme la dépression, seule @xcite ou associée à d'autres troubles comme le syndrome post-traumatique (ptsd) @xcite et les pré-symptômes de la maladie d'alzheimer @xcite . quelques études ont été spécifiquement consacrées à la schizophrénie. dans la première étude dédiée à ce problème, @xcite utilisent des écrits de personnes avec schizophrénie pour construire des systèmes de classification fondés sur des informations lexicales et obtiennent une exactitude de 83,3%. ils observent des traits particuliers aux personnes avec schizophrénie comme un usage plus restreint de prépositions et une sur-représentation de la première personne. ensuite, plusieurs études ont été menées à partir de messages écrits sur twitter par des personnes s'auto-identifiant avec schizophrénie. @xcite ont collecté des données pour 174 patients (3200 tweets) et testé différents ensembles de traits lexicaux, comme des catégories sémantiques issues de lexique ou des clusters brown : ils présentent des systèmes de classification (svm) avec au mieux 82,3% d'exactitude. cette étude est étendue dans (birnbaum et al., 2017) à partir de 1,9 millions de tweets collectés pour 146 patients. ils obtiennent également des scores hauts, avec 90,0% d'exactitude, avec des traits lexicaux, notamment des catégories du liwc @xcite . ils observent comme précédemment une utilisation accrue des pronoms de première personne, ainsi que les termes appartenant au champ lexical de la santé. enfin, @xcite al. (2017 utilisent des textes narratifs rédigés par les sujets (13 personnes avec schizophrénie et 50 témoins) et démontrent que les catégories morpho-syntaxiques permettent déjà des performances assez hautes, 82,8% de f1. @xcite ont eux étudié à la fois des tweets (174 sujets par groupe) et des textes narratifs (environ 95 sujets par groupe). ils utilisent des informations syntaxiques, sémantiques (rôles sémantiques, lda, clusters) et pragmatiques (sentiments), ces deux dernières se révélant particulièrement utiles pour les données issues de réseaux sociaux (81,65% en f1), tandis que, comme dans l'étude précédente, les traits morpho-syntaxiques se révèlent efficaces sur les textes narratifs (69,76% de f1). toutes ces études mettent en jeu des corpus différents dont les données ne sont forcément disponibles, les comparaisons entre études sont donc difficiles. elles mettent cependant clairement en lumière le fait que les personnes atteintes de schizophrénie présentent des spécificités dans leur usage de la langue à différents niveaux, et nous testons également dans cette étude les informations lexicales, morpho-syntaxiques et syntaxiques mis en oeuvre dans des modèles de classification mais sur des données dialogiques et en français. différentes études ont déjà proposé des analyses du corpus du projet slam, sur les disfluences, les pos et la lexicographie @xcite , ainsi que sur des aspects discursifs @xcite , notamment en s'appuyant sur une représentation de l'interaction adaptée de la s-drt @xcite . ces différents travaux permettent d'avoir une modélisation fine de l'interaction, et des caractérisations sur ces niveaux linguistiques. dans la présente étude, nous reprenons l'analyse des usages langagiers à travers le développement d'un système de classification. ## origine et caractérisation des données dans la suite, nous appelons "entretien" le dialogue originel entre une personne avec schizophrénie (ou un témoin) et un psychologue, "document" les transcriptions de ces entretiens. ces entretiens sont constitués des tours de parole (tdp) de chaque locuteur, et nous appelons ctdp la concaténation de tous les tours de parole d'un locuteur au sein d'un document. le corpus slam : le corpus a été développé dans le cadre du projet slam foot_0 . les entretiens sont réalisés en milieu hospitalier auprès de patients diagnostiqués par des médecins-psychiatres et des psychologues de l'institution d'accueil. l'entretien est associé à des tests neuropsychologiques permettant de mesurer les aptitudes des patients sur différents plans (capacité de mémoire de travail, fluence verbale, attention, vitesse motrice, fonctions exécutives, etc). les interactions verbales des patients avec une psychologue sont par ailleurs enregistrées réalisent au cours d'un entretien semi dirigé. la participation des patients est libre et les éléments recueillis lors de l'expérience ne sont pas utilisés par l'équipe médicale pour le suivi du patient. il y a donc une vraie liberté dans l'entretien. les thématiques abordées restent simples (quotidien du patient, historique médical, anamnèse avant l'hospitalisation, etc). ces entretiens sont enregistrés avec un double système d'eye-tracker permettant de travailler en parallèle sur les mouvements de regard des deux locuteurs. les entretiens sont conduits par une psychologue qui n'est pas engagée personnellement dans le dialogue. il ne s'agit donc pas d'une situation d'interaction symétrique du quotidien, la parole du patient se rapproche d'un monologue. ceci explique notre choix d'extraire la production langagière du locuteur et de l'isoler comme un tout cohérent. description des données : le corpus est composé de 41 documents, 18 personnes avec schizophrénie et 23 témoins pour le groupe contrôle. une seule psychologue interroge ces 41 sujets. chacun de ces groupes contient 15 sujets masculins, le reste (donc 3 et 8) étant féminin. cette répartition présente donc un biais. il est admis qu'il existe des différences significatives selon le genre (aspects cliniques et paracliniques) @xcite . en ce moment, la majorité des études porte surtout sur des sujets mâles et nous pensons que ces différences devront être prises en compte dans la démarche diagnostique. de manière non surprenante, les personnes avec schizophrénie ont, en moyenne, le même nombre de tdp par document que la psychologue @xcite . par contre, ils parlent plus (2675,5 mots par document) et leurs phrases sont plus longues (13,4 mots par phrase) par rapport à la psychologue (1814,6 mots par document, 9,1 mots par phrase). les témoins s'expriment sensiblement plus (342 tdp et 3305 mots par document) avec des phrases plus courtes (10,5 mots par phrase). les personnes avec schizophrénie ont par ailleurs un taux plus élevé d'utilisation de mots grammaticaux (n'appartenant pas aux catégories : nom, verbe, adverbe ou adjectif) que la psychologue ou les témoins (scz 56% vs. témoins 51% vs. psychologue 50%). parmi les mots les plus utilisés, que ce soit chez les personnes avec schizophrénie ou les témoins, nous observons plusieurs thématiques : ## expériences nous présentons les résultats de classification entre locuteurs schizophrènes et non schizophrènes à partir de leurs interventions dans des dialogues transcrits. dans ces expériences, nous avons choisi comme première approche d'isoler les tours de parole de chaque locuteur dans les dialogues : nous extrayons et concaténons les tdp de personne avec schizophrénie (respectivement du témoin) dans le dialogue considéré et utilisons cette concaténation comme instance de classification (les ctdp du psychologue sont ici ignorées). la classification est alors traitée à partir de documents longs, contrairement à une approche à partir du dialogue (i.e. une instance de classification serait un tour de parole) qui se construirait sur la succession d'interventions courtes contenant trop peu d'information pour une classification précise. cette approche nous permet d'englober tout la production d'un interlocuteur donné, mais elle a le désavantage de perdre le contexte fourni par l'autre interlocuteur, donc les éléments d'interaction. ces aspects sont reportés à de futurs développements. par ailleurs, nous nous sommes concentrés sur des traits linguistiques directement extraits des transcriptions. il est cependant certain que des informations non linguistiques seraient cruciales pour cette tâche, comme le non verbal, le genre, l'âge, ainsi que les résultats des patients obtenus aux tests neurocognitifs. là aussi, de futurs développements intégrant le comportement oculomoteur pourrait être pris en compte. ## analyse des traits traits lexicaux : afin d'évaluer la pré-dominance de certains champs lexicaux, nous utilisons le test de corrélation de spearman pour classer les tokens et regardons ceux avec les plus hautes valeurs (p-@xmath0, 05 et coefficient |ρ| > 0, 3). nous obtenons 210 mots, une sélection est présentée dans la vocabulaire ρ p-value psycho psychologie -0,536 < 1e -3 psychologue -0,453 0,002 déictique j' / je 0,635 < 1e -5 mon 0,613 < 1e -5 t' / tu -0,467 0,002 nous -0,342 0,028 traits syntaxiques : pour les traits syntaxiques (voir la ## conclusion nous avons proposé les premiers systèmes d'identification automatique de personnes atteintes de schizophrénie dans des données dialogiques et en français. nous avons testé différentes représentations, incluant des informations lexicales, morpho-syntaxiques et syntaxiques, ainsi que différents classifieurs. notre meilleur système utilise des informations lexicales uniquement et obtient une exactitude de 93,66 avec le classifieur nb. cependant, l'étude des données et des modèles nous a permis 7. dans le format conllu, l'adposition recouvre les prépositions et postpositions. par ailleurs, nous nous limitons au contenu linguistique de l'échange sans considérer l'évolution de la phonologie, de la phonétique, ni ce qui appartient au non-verbal (position, regards, etc.). cependant, ce groupe reste selon nous pertinent pour aller vers le développement d'applications ciblées, comme la détection de changement d'états chez les patients ou l'adaptation automatique d'un chatbot par exemple. dans une extension de l'étude nous souhaitons tester d'autres classifieurs comme random forest ou des perceptrons. par ailleurs, nous souhaitons tester plus de traits certains toujours linguistiques comme les déictiques, et surtout intégrer des informations sémantiques comme des connecteurs, d'autres extra linguistiques, en particulier les résultats aux tests neuro-cognitifs. il nous apparaît aussi primordial de nous intéresser à la production langagière dans sa dynamique en l'analysant comme un dialogue et pas seulement comme un quasi-monologue. les résultats obtenus montrent que si les classifications ne sont pas parfaitement opérantes, elles ouvrent vers des indices intéressants. des analyses récentes tendent à prouver qu'il ne faut pas limiter l'analyse à la seule production des patients. de manière surprenante, il semble que les interlocuteurs des personnes avec schizophrénie adaptent leur manière de parler à leur interlocuteur. ainsi, tout un chacun identifierait inconsciemment des défaillances chez l'autre, les spécialistes interprétant ces indices de façon diagnostique. ainsi, un prolongement de cette étude doit s'intéresser à la production langagière du psycho-thérapeute soit en face d'un patient, soit en face d'un témoin.