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Eine Augmented-Reality-App zur Unterstützung von Kindern mit Autismus

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Die Computersoftware-Firma PTC hat in Partnerschaft mit dem Bostoner Kinderkrankenhaus einen Prototyp einer Augmented-Reality-Anwendung (AR) entwickelt, um das Lernen und die Kommunikation für Kinder mit Autismus zu unterstützen.

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Die Ergebnisse der klinischen Tests zeigen eine enorme Verbesserung für diese Kinder in Bezug auf die Aufmerksamkeit für die Aktivität, das Sprechen in Drei-Wort-Sätzen, die Teilnahme an vorgetäuschten Spielen oder das Befolgen von Einzelschritt-Anweisungen.

Während der LiveWorx20-Konferenz zur digitalen Transformation, die in diesem Jahr aufgrund von Covid-19 ausnahmsweise auf virtueller Basis organisiert wurde, erklärte Dr. Howard Shane, Direktor des Center for Communication Enhancement am Bostoner Kinderkrankenhaus, dass Kinder mit Autismus-Spektrum-Störung (ASD) wenig oder gar keine funktionelle Sprache haben, aber ein starkes Interesse an elektronischen Bildschirmmedien:

"Wenn Sie sich ihre Entwicklung anschauen, werden Sie feststellen, dass sie sehr begrenzte frühe Sprachlaute hatten: Es waren Kinder, die ziemlich ruhig waren, und das ist oft einer der ersten Indikatoren dafür, dass in ihrer Entwicklung etwas schief läuft. Diese Kinder haben auch eine wirklich starke Vorliebe für das Visuelle. Das Internet übt eine große Anziehungskraft auf sie aus. Sie lieben Computergrafiken, Animationen, Videoclips usw. Ausserdem haben sie ausserordentliche Schwierigkeiten, die gesprochene Sprache zu verstehen. Ein Großteil ihres Lernens findet durch Zuschauen statt. Im Vergleich zum auditiven Lernen haben sie einen starken visuellen Lernprozess"

Er fügte hinzu:

"Der visuelle Kanal ist eine Möglichkeit, ihre Sprach- und Verstehensfähigkeiten wieder aufzubauen. Die Augmented-Reality-Technologie bietet uns also eine wirklich faszinierende Möglichkeit"

Eine multisensorische Anwendung

Im Jahr 2018 begann ein Team von PTC-Mitarbeitern ehrenamtlich zu arbeiten, um Autismus und die Voraussetzungen für eine effektive AR-Lösung zu verstehen. Sie entwarfen einen Prototyp einer AR-Anwendung, die dem Benutzer eine multisensorische Erfahrung bietet.

Sie entwarfen eine virtuelle Nachbildung eines traditionellen Kinderspielzeugs: ein Bauernhaus mit verschiedenen Figuren wie einem Jungen, einem Pferd, einer Scheune, einem Huhn, einem Ei usw. Mit diesem Spielzeug kann man Tiere mitnehmen, sie in das Bauernhaus hinein- und herausbringen und so weiter. Von einem Tablett aus kann der Benutzer die AR-Technologie darüber legen.

Sobald die AR-Animation auf dem Bauernhaus eingerastet ist, zeigt sie einige Verben, Substantive und Präpositionen, die mit visuellen Hinweisen verbunden sind, die das Kind sehen kann. Das Kind kann mit Hilfe der Symbole einen Satz mit drei Wörtern erstellen, dann zeigt die AR-Animation das Ergebnis dessen, was sie erstellt haben. Wenn das Ergebnis z.B. "der Junge reitet das Pferd" lautet, gibt eine synthetische Stimme gleichzeitig einen auditiven Hinweis: "Der Junge reitet das Pferd" Es wird zu etwas, das Kinder mit Autismus wirklich verstehen können.

Christina Yu, Sprachpathologin am Bostoner Kinderkrankenhaus, erklärte:

"Wenn wir dieses Spielzeug einem Kind mit Autismus ohne visuelle Hinweise oder Instruktionen geben, wird es nicht unbedingt angemessen mit ihm interagieren. Es nimmt vielleicht nur die verschiedenen Figuren auf und legt das Huhn nicht neben die Eier oder lässt den Jungen auf dem Pferd reiten. Aber mit dieser visuellen Unterstützung durch AR sind Kinder in der Lage, die visuellen Informationen zu verarbeiten und mit dem Spielzeug angemessen zu interagieren

Sagte Don Busiek, Senior-Vizepräsident für strategische Allianzen bei PTC:

"PTC hat den Prototyp aufgebaut, das Team des Kinderkrankenhauses hat an einigen klinischen Studien gearbeitet und wir haben die App auf der Grundlage des Feedbacks der klinischen Bewertung aktualisiert. Jetzt gibt es einen Übergang vom Freiwilligenteam zu Vollzeitmitarbeitern, die am Aufbau des Prototyps der nächsten Generation arbeiten

Die AR-App könnte auf eine Vielzahl von Objekten angewendet werden.

Klinische Tests

Das Team des Bostoner Kinderkrankenhauses unter der Leitung von Dr. Shane und Christina Yu führte eine Reihe von klinischen Tests durch. Einer davon wurde mit Jessica durchgeführt, einem sechsjährigen Mädchen mit Autismus-Spektrum-Störung. Das Team präsentierte ihr das Spielzeug ohne die AR-App und mit der AR-App.

Ohne die AR-App betreute sie die Aktivität für eine sehr begrenzte Zeit. Sie war in der Lage, die Substantive wie Junge, Kuh und Schwein zu beschriften, aber sie war nicht in der Lage, Wörter zu vollständigen Sätzen zu kombinieren. So war sie nicht in der Lage zu sagen, dass der Junge das Pferd reitet. Was das Scheinspiel betrifft, so hat sie einen einzigen Schritt getan: Sie brachte den Jungen in den Stall, aber sie war nicht in der Lage, einen der anderen vorgetäuschten Spielschritte auszuführen, die ein typischer Sechsjähriger machen würde. Schliesslich war sie nicht in der Lage, einer einstufigen Anweisung wie "Können Sie das Huhn neben das Nest stellen?

Als sie den AR-Antrag vorlegte, kümmerte sie sich wesentlich länger um die Aktivität. Sie stand kein einziges Mal auf und konnte die Substantive beschriften. Sie wählte jedes der Symbole aus und wiederholte sie nach der Sprachausgabe. Sie war in der Lage, in Zwei- bis Dreiwort-Sätzen zu sprechen, was ihr vorher nicht möglich war, dann sequenzierte sie drei Ikonen zusammen, um zu sagen: "Das Schwein ist im Stall" Sie war in der Lage, diesen Drei-Wort-Satz laut zu wiederholen.

Sagte Christina Yu:

"Das ist wirklich bedeutsam, weil wir in der Sprachtherapie seit über einem Jahr an Zwei- bis Dreiwort-Sätzen arbeiten, und es ist ihr einfach nicht geblieben. Ihre Eltern haben auch zu Hause unheimlich hart daran gearbeitet. Diese App bietet ihr also ein Medium, das ihr Interesse und ihre Teilnahme aufrecht erhält. Und wir wissen, wenn ein Kind an einer Aktivität teilnimmt und mehr Interesse zeigt, verarbeitet es Informationen und lernt die Informationen schneller

Was das Vortäuschespiel betrifft, so ist es für Kinder mit Autismus nicht selbstverständlich, sagte Christina Yu. Und hier mit der erweiterten Realität konnte Jessica an zahlreichen Gelegenheiten zum Vortäuschen von Spielen teilnehmen. Was schließlich die Einzelschritt-Richtlinien betrifft, so würde der Arzt normalerweise sagen: "Können Sie den Jungen neben das Pferd setzen? Jessica wäre dazu nicht in der Lage. Aber mit dem visuellen Modus unter Verwendung von AR erfüllte sie alle Einzelschrittanweisungen.

Sagte Dr. Shane:

"Angesichts unserer Geschichte in der Arbeit mit Technologie und Kindern mit einer ganzen Reihe von Entwicklungsstörungen hat die AR-App eine Schlüsselrolle dabei gespielt, ihnen zu helfen, ihre Fähigkeiten zu verbessern. Wir beginnen zu erkennen, dass dies eine Technologie ist, die ein entscheidendes Unterscheidungsmerkmal sein kann

Nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention (CDC) leidet in den Vereinigten Staaten 1 von 88 Kindern an irgendeiner Form von ASS - ein Anstieg von 78 Prozent im Vergleich zu vor zehn Jahren.

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