Contribuciones al uso de agentes virtuales para estimular la interacción social en niños con Trastorno del Espectro Autista

Abstract

El estudio de los trastornos del neurodesarrollo ha permitido comprender características en el comportamiento de muchas personas que antes eran aisladas por tener conductas diferentes. Antaño, el desconocimiento generalizado impedía brindar una asistencia profesional adecuada a personas que tenían algún tipo de trastorno, ya fuese por la falta de un diagnóstico adecuado o la falta de recursos terapéuticos efectivos. Sin embargo, con el avance de la ciencia, hoy se conocen con mayor certeza los rasgos que caracterizan estas condiciones y es posible aportar desde distintos ámbitos a la mejora de la calidad de vida de las personas neuroatípicas. Tal es el caso del Trastorno del Espectro Autista (TEA), que comprende una serie de características diagnósticas claramente identificadas que provocan deficiencias sociales y comportamientos restringidos y repetitivos, generando una barrera notable que impide que las personas autistas sean capaces de iniciar o mantener interacciones efectivas. Al no recibir una atención temprana con procesos terapéuticos que les ayuden a adquirir habilidades sociales, las personas con TEA pueden llegar a la vida adulta sin alcanzar una inserción adecuada. Entonces, se convierte en una responsabilidad social el promover estrategias, desarrollar herramientas y generar conocimiento en pro de conseguir una sociedad inclusiva y sensible, que valore las diferencias y las celebre en lugar de considerarlas motivo de aislamiento. Recientemente, ha tomado fuerza la adopción de Tecnologías de la Información y Comunicaciones (TIC) en los tratamientos terapéuticos de varios tipos de trastornos del neurodesarrollo, consiguiendo mejoras en la eficiencia de los procesos de intervención. En el caso puntual de las personas que tienen TEA, se ha identificado una notable disposición y preferencia hacia el uso de dispositivos tecnológicos, por encima de otros recursos tradicionales. Esta característica representa una oportunidad para el desarrollo de soportes terapéuticos basados en TICs y procesos de investigación orientados a su optimización. Sin embargo, a diferencia de otros tipos de trastornos, el autismo consiste en un espectro amplio caracterizado por diferencias entre las personas, incluso cuando sus rasgos diagnósticos son similares: el TEA presenta características homogéneas que lo definen, pero la diversidad del espectro genera la presencia de condiciones dispares y muy marcadas en cada persona. A partir de esta realidad surgen dudas sobre la efectividad de soluciones generalizadas. En este contexto, hace falta pensar en estrategias para la generación de soportes tecnológicos personalizados en función de los perfiles de cada uno de los usuarios, de tal manera que se genere un sentimiento de autoidentificación y un sentido de pertenencia hacia las herramientas, mejorando consecuentemente la eficiencia de la intervención terapéutica. El punto de partida de esta tesis doctoral es precisamente el uso de rasgos físicos y características diagnósticas individuales de cada persona con TEA para la personalización de interfaces de interacción basadas en avatares. Las contribuciones pasan por establecer estrategias para generar avatares con cierto grado de personalización y evaluar su uso como herramientas para optimizar las intervenciones terapéuticas en el contexto particular que plantea la población de Ecuador. La primera estrategia se basa en la inserción de rasgos étnicos propios de los grupos humanos del lugar donde viven los participantes en la terapia, mientras que la segunda se basa en el uso de características diagnósticas propias del trastorno como son los denominados intereses restringidos, consistentes en fijaciones, preocupaciones o fascinaciones por temas específicos, con intensidad o concentración anormal y un apego permanente. Para desarrollar y probar estas estrategias, se creó un conjunto de avatares con características de los principales grupos étnicos del Ecuador (mestizos, blancos y afroecuatorianos). De cada grupo étnico se diseñaron avatares de género masculino y femenino, procurando que los rasgos antropomórficos coincidiesen con los de un niño o una niña de edad promedio entre 9 y 10 años. Además, se añadió la posibilidad de modificar la vestimenta y el escenario donde se presentaba al avatar para permitir la inserción de elementos relacionados con intereses restringidos de personas con TEA. Con la herramienta funcional, su evaluación se realizó en dos etapas: En primer lugar, se evaluó la preferencia al seleccionar un avatar para mantener una interacción. En el experimento participaron niños neurotípicos que asistían a la escuela regular y no tenían ningún diagnóstico relacionado con trastornos del neurodesarrollo o discapacidad. Los resultados indican que los rasgos étnicos no son un factor crítico al momento de seleccionar el avatar, pero el género sí es fundamental y debe coincidir con el del participante para garantizar una interacción adecuada. En la segunda etapa, se trabajó con un grupo de control y un grupo experimental, ambos con niños con TEA. Para el grupo experimental se evaluaron los intereses restringidos, que se plasmaron en la vestimenta y escenario de los avatares. Se evaluó la interacción empleando observación directa por parte de los terapeutas y un sensor para la detección de la dirección de la mirada. Se encontró que los elementos relacionados con los intereses restringidos de los niños sirven como motivadores para incentivar la interacción y enfocar la atención. Además, en los niños del grupo de control la atención disminuía conforme avanzaban las sesiones terapéuticas, mientras que en los niños del grupo experimental con avatares personalizados, la atención se mantenía constante. Con estos resultados, hemos podido concluir que la personalización basada en el género de los avatares y los intereses restringidos permite incrementar la eficiencia de los recursos empleados en la interacción social de las personas con TEA y podrían ser utilizados en otras soluciones tecnológicas. Todo apunta a que existe un largo recorrido por delante en la investigación en aspectos de personalización de soportes para la terapia del TEA como continuación de este trabajo.

The study of neurodevelopmental disorders has made it possible to understand characteristics in the behavior of many people who were previously isolated for having different, atypical behaviors. In the past, widespread ignorance prevented adequate professional assistance from being provided to people who had some type of disorder, either due to the absence of an adequate diagnosis or to the lack of effective therapeutic resources. However, with the advancement of science, the features that characterize these conditions are now known with greater certainty and it is possible to contribute from different areas to the improvement of the quality of life of neuroatypical people. Such is the case of Autism Spectrum Disorder (ASD), which comprises a series of clearly-identified diagnostic characteristics that cause social deficiencies and restricted and repetitive behaviors, generating notable barriers that prevent autistic people from being able to initiate or maintain effective interactions. By not receiving early attention with therapeutic processes that help them acquire social skills, people with ASD can reach adult life without achieving adequate insertion. So, it becomes a social responsibility to promote strategies, to develop tools and to generate knowledge in favor of achieving an inclusive and sensitive society, which values differences and celebrates them instead of considering them a reason for isolation. Recently, the adoption of Information and Communication Technologies (ICT) in therapeutic treatments of various types of neurodevelopmental disorders has gained strength, achieving improvements in the efficiency of intervention processes. In the specific case of people with ASD, a notable willingness and preference towards the use of technological devices has been identified, over other traditional resources. This characteristic represents an opportunity for the development of therapeutic supports based on ICTs and research processes aimed at their optimization. However, unlike other types of disorders, autism consists of a broad spectrum characterized by differences between people, even when their diagnostic features are similar: ASD has homogeneous characteristics that define it, but the diversity of the spectrum generates the presence of disparate and very marked conditions in each person. Based on this reality, doubts arise about the effectiveness of generalized, one-size-fits-all solutions. In this context, it is necessary to think about strategies for the generation of personalized technological supports based on the profiles of each of the users, in such a way that a feeling of self-identification and a sense of belonging to the tools is generated, consequently improving the efficiency of therapeutic intervention. The starting point for this doctoral thesis is precisely the use of the physical traits and individual diagnostic characteristics of each person with ASD for the personalization of interaction interfaces based on avatars. The contributions consist basically in establishing strategies to generate avatars with a certain degree of personalization and evaluating their use as tools to optimize therapeutic interventions in the particular context posed by the population of Ecuador. The first strategy is based on the insertion of ethnic features typical of the human groups of the place where the participants in the therapy live, while the second is based on the use of diagnostic characteristics typical of the disorder, such as the so-called restricted interests, consisting of fixations, concerns or fascinations for specific topics, with abnormal intensity or concentration and a permanent attachment. To develop and test these strategies, a set of avatars was created with characteristics of the main ethnic groups in Ecuador (mestizos, whites, and AfroEcuadorians). Avatars of male and female gender were designed for each ethnic group, ensuring that the anthropomorphic features coincide with those of a boy or a girl of average age between 9 and 10 years. In addition, the possibility of modifying the clothing and the scenery where the avatar was placed was added to allow the insertion of elements related to restricted interests of people with ASD. With the tool ready for regular use, its evaluation was carried out in two stages: First, preferences were assessed when selecting an avatar to hold an interaction. Neurotypical children who attended regular school and had no diagnosis related to neurodevelopmental disorders or disability participated in the experiment. The results indicate that ethnic traits are not a critical factor when selecting the avatar, but gender is essential and must match that of the participant to ensure proper interaction. In the second stage, we worked with a control group and an experimental group, both with children with ASD. For the experimental group, restricted interests were evaluated, which were reflected in the clothing and scenery of the avatars. Interaction was assessed using direct observation by the therapists and a sensor for gaze direction detection. Items related to children’s restricted interests were found to serve as motivators to encourage interaction and focus attention. In addition, in the children of the control group, attention decreased as the therapeutic sessions progressed, whereas in the children of the experimental group with personalized avatars, attention remained constant. With these results, we have been able to conclude that the gender-based personalization of avatars and restricted interests allows to increase the efficiency of the resources used in the social interaction of people with ASD and could be used in other technological solutions. Research in personalization seems to have a long way to go in technology-based supports for ASD therapy in continuation of this work.