Виртуальная реальность на службе внимания: новый подход к развитию социальных навыков у детей с аутизмом

Автор: Денис Аветисян

В статье описывается разработка и тестирование платформы виртуальной и дополненной реальности, предназначенной для улучшения навыков совместного внимания у детей с расстройствами аутистического спектра.

Пока крипто-инвесторы ловят иксы и ликвидации, мы тут скучно изучаем отчетность и ждем дивиденды. Если тебе близка эта скука, добро пожаловать.

Купить акции "голубых фишек"

Участник использует гарнитуру дополненной реальности HoloLens 2 для обучения процедурам обслуживания, демонстрируя потенциал технологии в контексте практической подготовки.

Исследование посвящено созданию и оценке платформы, использующей аватаров и отслеживание взгляда для улучшения навыков совместного внимания у детей с расстройствами аутистического спектра.

Нарушения совместного внимания являются ключевым дефицитом при аутизме, существенно затрудняющим социальную коммуникацию и требующим ранней коррекции. В данной работе, посвященной разработке платформы для тренировки совместного внимания с использованием иммерсивной виртуальной и дополненной реальности (‘Development of Immersive Virtual and Augmented Reality-Based Joint Attention Training Platform for Children with Autism’), представлены результаты оценки эффективности инновационного подхода, основанного на отслеживании взгляда и аватаро-опосредованном взаимодействии. Полученные данные указывают на различия во времени реакции между детьми с расстройствами аутистического спектра и нейротипичными участниками, а также на более высокую эффективность платформы дополненной реальности. Каковы перспективы внедрения подобных технологий в практику реабилитации и долгосрочного улучшения социальных навыков у детей с аутизмом?

Трудности совместного внимания: проблема, требующая решения

У людей с расстройствами аутистического спектра часто наблюдаются трудности с установлением совместного внимания, что существенно затрудняет социальную коммуникацию и общее развитие. Данный дефицит проявляется в неспособности разделять фокус внимания на объекты или события с другими людьми, что создает препятствия для взаимного взаимодействия и обучения. В частности, это влияет на способность понимать намерения других, участвовать в совместных играх и эффективно усваивать новую информацию, поскольку совместное внимание является основой для социального обучения и развития языка. Неспособность к такому разделению внимания может приводить к социальной изоляции и затруднениям в адаптации к окружающему миру, что подчеркивает важность понимания и коррекции этого нарушения.

Дефицит совместного внимания у людей с расстройствами аутистического спектра существенно затрудняет установление и поддержание взаимодействия с окружающими. Неспособность разделять фокус внимания на предметах или событиях создает серьезные препятствия для обмена информацией и эмоциональной связи. Это проявляется в сложностях с пониманием невербальных сигналов, отслеживанием взгляда собеседника и участием в совместных играх, что, в свою очередь, негативно влияет на развитие коммуникативных навыков и способности к обучению через социальное взаимодействие. В результате, возникают трудности с усвоением новых знаний и формированием полноценных социальных связей, ограничивая возможности для адаптации и участия в общественной жизни.

Традиционные методы коррекции дефицита совместного внимания у людей с расстройствами аутистического спектра часто сталкиваются с ограничениями. Несмотря на направленность этих подходов на улучшение социальных навыков, они нередко оказываются непоследовательными в реализации, что затрудняет закрепление необходимого умения. Недостаточная вовлеченность и интерактивность занятий может снижать мотивацию и эффективность обучения. К тому же, оценка прогресса в развитии совместного внимания, как правило, основывается на субъективных наблюдениях, что затрудняет объективную оценку эффективности вмешательства и адаптацию программы к индивидуальным потребностям обучающегося. В связи с этим, существует потребность в разработке инновационных подходов, обеспечивающих более последовательное, увлекательное и, главное, измеримое обучение навыкам совместного внимания.

В условиях дополненной реальности не выявлено статистически значимой корреляции между возрастом участников с расстройствами аутистического спектра и длительностью установления зрительного контакта (rs=-0.15, p=0.60).

Иммерсивные платформы: новый взгляд на тренировку совместного внимания

Виртуальная реальность (VR) и дополненная реальность (AR) предоставляют возможности для создания строго контролируемых и настраиваемых сред, что критически важно для обеспечения согласованности в процессе обучения навыкам Joint Attention (JA). В отличие от традиционных методов, где внешние факторы могут влиять на стимулы, VR/AR позволяют стандартизировать визуальные, слуховые и тактильные раздражители, исключая вариативность, обусловленную обстановкой или действиями инструктора. Это обеспечивает повторяемость и надежность тренировочных сессий, что необходимо для точной оценки прогресса обучающегося и адаптации протоколов обучения на основе принципов Прикладного Анализа Поведения (ABA). Полный контроль над параметрами среды позволяет исследователям и специалистам эффективно изолировать и манипулировать переменными, влияющими на развитие навыков JA.

Технологии виртуальной и дополненной реальности позволяют создавать интерактивные сценарии, в которых виртуальный аватар предоставляет направляющие сигналы для фокусировки внимания участника. Эти сигналы могут быть визуальными, аудиальными или тактильными, и динамически адаптироваться к действиям и реакциям пользователя в реальном времени. Использование аватара в качестве источника сигналов обеспечивает стандартизацию стимулов и возможность точного контроля над их представлением, что критически важно для обеспечения воспроизводимости и эффективности тренировочных протоколов. Аватар может представлять различные роли и контексты, моделируя реальные жизненные ситуации, в которых необходимо направлять внимание на определенные объекты или действия.

Использование виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальности предоставляет возможности для точной манипуляции визуальными стимулами и систематической реализации протоколов обучения, основанных на прикладном анализе поведения (ABA). В рамках этих технологий возможно строго контролировать параметры визуальных сигналов, такие как размер, цвет, положение и длительность, что позволяет создавать стандартизированные обучающие сценарии. Систематическая доставка протоколов ABA в VR/AR среде обеспечивает последовательное и повторяемое представление стимулов, что критически важно для оценки и улучшения навыков. Данный подход позволяет реализовать индивидуализированные программы обучения, адаптированные к конкретным потребностям обучающегося, и отслеживать прогресс с высокой точностью.

Платформа обучения JA состоит из среды Unity, предоставляющей упражнения с регистрацией взгляда и управлением задачами, контроллера экспериментов на Node.js, координирующего поток данных и логирующего производительность, а также оборудования, включающего ноутбук, AR-устройство Microsoft HoloLens 2 и VR-устройство FOVE 0.

Отслеживание взгляда: количественная оценка вовлеченности и реакции

Технология отслеживания взгляда, интегрированная в такие гарнитуры, как FOVE 0 VR и Microsoft HoloLens 2 AR, обеспечивает точный мониторинг направления и продолжительности взгляда участника, а также фиксацию точек интереса. Это достигается за счет использования инфракрасных датчиков и алгоритмов обработки изображений, которые определяют положение зрачка и направление взгляда в реальном времени. Полученные данные позволяют с высокой точностью измерять зрительное внимание, выявлять объекты, привлекающие наибольший интерес, и анализировать паттерны сканирования изображения, что критически важно для исследований в области когнитивной нейронауки, маркетинга и разработки пользовательских интерфейсов.

Ключевые метрики, такие как время установления зрительного контакта (TEC) и время регистрации ответа (TRR), предоставляют количественно оцениваемые показатели вовлеченности и скорости реакции на стимулы. TEC измеряет период времени, необходимый участнику для фокусировки взгляда на целевом объекте, в то время как TRR фиксирует время между предъявлением стимула и началом ответной реакции. Эти показатели, получаемые с помощью технологий отслеживания взгляда, позволяют объективно оценить когнитивные процессы и уровень внимания, предоставляя данные для анализа эффективности обучающих протоколов и персонализации вмешательств. Более короткие значения TEC и TRR обычно указывают на более высокую вовлеченность и скорость обработки информации.

В ходе исследований с участием людей с РАС были получены следующие средние показатели времени установления зрительного контакта (TEC) и времени регистрации ответа (TRR). В среде виртуальной реальности (VR) среднее время установления зрительного контакта составило 11.5 секунд, а время регистрации ответа — 13.5 секунд. В среде дополненной реальности (AR) соответствующие показатели увеличились до 35 секунд для TEC и 18 секунд для TRR. Данные значения отражают различия в скорости и эффективности взаимодействия участников с визуальными стимулами в различных технологических средах.

Полученные метрики, включающие время установления зрительного контакта (TEC), время регистрации ответа (TRR) и точность ответа (CPR), предоставляют объективные данные для оценки эффективности протоколов JA-тренинга и персонализации вмешательств. В ходе исследований точность ответа (CPR) у участников составила 69.5% при использовании VR-систем и 92.3% при использовании AR-систем, что свидетельствует о потенциально более высокой эффективности AR-технологий в контексте данного тренинга. Сочетание данных о времени реакции и точности позволяет количественно оценить прогресс участников и адаптировать индивидуальные программы обучения для достижения оптимальных результатов.

Анализ данных участников с РАС в виртуальной реальности не выявил статистически значимой корреляции между возрастом и продолжительностью установления зрительного контакта (rs=0.11, p=0.67).

Персонализация вмешательств и оценка степени выраженности: от теории к практике

Исследования показывают, что сопоставление результатов выполнения заданий, оценивающих навыки совместного внимания (JA), с показателями степени выраженности аутизма, например, баллом CARS (Childhood Autism Rating Scale), позволяет точно определить области, представляющие наибольшие трудности для конкретного человека. Такой подход позволяет создавать индивидуализированные программы обучения, направленные на устранение этих специфических дефицитов. Вместо использования универсальных методов, специалисты могут адаптировать вмешательства, чтобы максимизировать обучающий потенциал и способствовать развитию социальных коммуникативных навыков, учитывая уникальный профиль сильных и слабых сторон каждого человека с расстройством аутистического спектра.

Дискретная пробная тренировка (ДПТ), являющаяся ключевым компонентом прикладного анализа поведения (ABA), представляет собой систематический метод формирования и закрепления желаемых навыков в области совместного внимания. В рамках ДПТ сложные задачи разбиваются на небольшие, последовательные шаги, каждый из которых тщательно моделируется и подкрепляется положительным стимулом сразу после успешного выполнения. Этот подход позволяет постепенно формировать необходимые поведенческие реакции, начиная с простых приближений к желаемому результату и постепенно усложняя задачу. Использование ДПТ обеспечивает четкую структуру и предсказуемость, что особенно важно для детей с аутизмом, облегчая понимание ожиданий и способствуя более эффективному обучению и развитию навыков социального взаимодействия. Постоянный сбор данных в процессе ДПТ позволяет точно отслеживать прогресс и корректировать программу обучения в соответствии с индивидуальными потребностями.

Современные подходы к коррекции нарушений социального взаимодействия всё больше смещаются от универсальных методик к индивидуальным планам, основанным на анализе данных. Вместо применения стандартных протоколов, специалисты теперь могут точно определить конкретные области, вызывающие трудности у каждого человека, благодаря тщательному сопоставлению результатов выполнения заданий на оценку социальных навыков с показателями степени выраженности аутистических черт. Такой подход позволяет создать максимально эффективную программу, направленную на развитие потенциала и улучшение коммуникативных способностей, учитывая уникальные особенности и потребности каждого индивида. Вместо обобщённых вмешательств, акцент делается на персонализированном обучении, что значительно повышает вероятность достижения положительных результатов и улучшения качества жизни.

У участников с расстройством аутистического спектра в AR-среде наблюдается умеренная положительная корреляция между временем реакции на стимул и показателем CARS (r = 0.57, p = 0.03).

Разработка платформ, использующих виртуальную и дополненную реальность для тренировки совместного внимания у детей с расстройствами аутистического спектра, закономерно сталкивается с необходимостью адаптации к реальным условиям эксплуатации. В теории, использование аватаров и отслеживания взгляда представляется элегантным решением для вовлечения и обучения. Однако, как показывает опыт, любое, даже самое продуманное решение, со временем обрастает техническим долгом и требует постоянной доработки. Как однажды заметил Карл Фридрих Гаусс: «Если бы я должен был выбрать одну цифру для описания математики, я бы выбрал 1». Эта кажущаяся простота отражает суть любого сложного проекта: возврат к базовым принципам, к реальным потребностям пользователей, а не к теоретическим идеалам. Платформа, описанная в статье, представляет собой ещё один шаг в эволюции «костылей», призванных помочь детям наладить социальную коммуникацию, и её долговечность будет определяться не изящностью алгоритмов, а способностью адаптироваться к несовершенству реального мира.

Что дальше?

Разработка платформ для тренировки совместного внимания, конечно, не откроет ящик Пандоры. Дети с расстройствами аутистического спектра всегда нуждались в адаптивных инструментах, и виртуальная реальность — лишь очередная обёртка над старыми педагогическими принципами. Однако, увлечение аватарами и отслеживанием взгляда неизбежно натолкнётся на банальные проблемы: калибровка оборудования, индивидуальные особенности восприятия, да и просто — необходимость в квалифицированном специалисте, который сможет интерпретировать данные, а не полагаться на автоматические алгоритмы.

Очевидно, что следующей ступенью станет попытка интеграции этих платформ в существующие экосистемы — школы, реабилитационные центры. А это значит — бесконечные вопросы совместимости, лицензирования, и, конечно, постоянная борьба с устаревающим железом. Интересно, сколько лет продержится энтузиазм вокруг “иммерсивных технологий”, прежде чем станет понятно, что главное — не технология, а человек, который её использует?

В конечном счёте, всё это — лишь ещё один шаг в бесконечном поиске идеального инструмента. И, как показывает история, каждое новое “революционное” решение рано или поздно превращается в техдолг, требующий постоянной поддержки и адаптации. Впрочем, возможно, это и к лучшему — ведь хаос — двигатель прогресса, даже в области помощи детям.

Оригинал статьи: https://arxiv.org/pdf/2512.15263.pdf

Связаться с автором: https://www.linkedin.com/in/avetisyan/

Смотрите также:

2025-12-19 01:45