Desenvolvimento de um ambiente de jogo de áudio baseada Virtual para ajudar com habilidades de navegação em Cegos
27 de março de 2013
Áudio-baseado Simulator Ambiente (ABES) é um software de ambiente virtual projetado para melhorar as habilidades de navegação do mundo real na cego.
O objetivo geral do experimento a seguir é demonstrar que a interação com um ambiente virtual permite a transferência de habilidades de navegação espacial que podem ser avaliadas posteriormente no ambiente físico real. Isso é conseguido primeiro aprendendo, as teclas usadas para navegar no ambiente virtual durante o jogo. Em seguida, os participantes aprendem a identificar sons que permitem a identificação de objetos e sua localização relativa.
Após o jogo, uma série de tarefas de navegação virtual e física são apresentadas para avaliar sua compreensão espacial do ambiente. Obtém-se resultados que mostram que os participantes são capazes de navegar por um edifício físico real que foi representado pelo ambiente virtual durante o jogo. A principal vantagem dessa técnica sobre os métodos existentes, como orientação padrão e treinamento de mobilidade, é que o layout espacial de um edifício desconhecido pode ser aprendido por meio da exploração virtual de maneira segura e controlada.
Demonstrando este procedimento estarão Aaron Connors e Lindsey Aino, ambos coordenadores de estudo do meu laboratório. Os participantes deste estudo são legalmente cegos e não têm conhecimento prévio do layout espacial do edifício-alvo a ser aprendido, nem estão cientes do propósito geral da jogabilidade no que diz respeito ao aprendizado do layout espacial do edifício-alvo. Para começar, forneça ao participante uma venda e fones de ouvido.
Certifique-se de que os fones de ouvido estejam posicionados corretamente sobre as orelhas. Em seguida, instrua o participante sobre como usar as teclas atribuídas e as informações apresentadas pelas dicas de áudio no ambiente baseado em áudio. Simulador. Pressionamentos de tecla específicos, como visto aqui, são usados para navegar e explorar o ambiente virtual.
Cada etapa virtual se aproxima de uma etapa no edifício físico real. Depois de explicar os controles, explique a premissa e as regras do jogo. Informe o participante sobre as várias dicas de áudio usadas durante o jogo.
Por exemplo, o som da localização de joias e de monstros próximos enquanto o usuário navega pelo prédio, as informações auditivas e espaciais são adquiridas sequencialmente e atualizadas dinamicamente após cada etapa ser executada no ambiente virtual. A conversão de texto em fala é usada para fornecer mais informações sobre a localização, orientação e direção atuais de um usuário, bem como a identidade de objetos e obstáculos em seu caminho. A localização espacial dos sons é atualizada para corresponder ao rumo egocêntrico do usuário.
Por exemplo, se uma porta estiver localizada no lado direito da pessoa, o som de batida será ouvido no ouvido direito do usuário. Se a pessoa agora gira 180 graus para que a mesma porta esteja localizada no lado esquerdo, o mesmo som de batida agora é ouvido no canal esquerdo. Permita que o participante jogue o jogo por três sessões de 30 minutos.
Observe quaisquer dificuldades ou desafios que ocorram durante o jogo, após cada sessão de treinamento, forneça reforço positivo e quaisquer esclarecimentos ou instruções adicionais. Mais tarde, pontue seu desempenho no jogo contando o número, a hora e o local onde um participante encontra um Juul. Para testar o desempenho na tarefa de navegação virtual, explique ao participante que ele completará 10 tarefas de navegação predeterminadas apresentadas sequencialmente pelo software Abes.
Os caminhos são de dificuldade comparável e são escolhidos com base em pares predeterminados de 10. Locais de início e parada. Informe ao participante que ele terá no máximo seis minutos para concluir cada tarefa no início de cada tarefa.
As instruções que descrevem o local de partida e o destino de destino são fornecidas automaticamente. O tempo começa automaticamente assim que o participante recebe instruções em áudio e termina. Assim que chegam ao local de destino, as medidas de resultado são registradas automaticamente e incluem a conclusão bem-sucedida da tarefa de navegação e o tempo necessário para atingir o destino.
Para testar o desempenho do participante no local físico, explique que ele receberá 10 tarefas de navegação predeterminadas. Sob a supervisão de um investigador experiente. Informe ao participante que ele terá no máximo seis minutos para concluir cada tarefa e que pode usar sua bengala para suporte de mobilidade.
Esteja preparado com um cronômetro, a lista de tarefas de navegação e uma área de transferência para pontuação manual. Esquadreje o participante e descreva o local de partida e o destino de destino. O tempo começa imediatamente assim que o sujeito dá o primeiro passo e termina.
Quando o participante relata verbalmente a chegada ao destino, a conclusão bem-sucedida de uma tarefa e o tempo necessário para atingir a meta são registrados. Explique ao participante que ele completará cinco tarefas de navegação com o objetivo de sair do prédio usando o caminho mais curto possível. Sob a supervisão de um investigador experiente, informe ao participante que ele terá no máximo seis minutos para concluir cada tarefa de navegação e poderá usar sua bengala para suporte de mobilidade.
Cinco locais de partida predeterminados são usados de forma que três caminhos de saída sejam possíveis de diferentes comprimentos e complexidades. Esteja preparado com um cronômetro, a lista de tarefas de navegação e uma área de transferência para pontuação manual. Esquadreje o participante e descreva o local de partida.
O tempo começa imediatamente quando eles dão o primeiro passo e termina quando o participante relata verbalmente que chegou a uma porta de saída do prédio. A conclusão bem-sucedida da tarefa de entrega, o caminho seguido e o tempo necessário para sair do prédio são registrados. Além disso, os caminhos são pontuados de forma que o caminho mais curto valha mais pontos do que os mais longos.
O desempenho médio de três participantes nas tarefas de navegação é apresentado aqui. A porcentagem correta para as tarefas de navegação virtual e física ilustra um alto nível de sucesso em ambas as tarefas. O tempo de navegação até o destino foi maior para a navegação virtual quando comparado ao desempenho físico.
No desembarque, Task sugere que os participantes geralmente selecionavam a rota mais curta possível para sair do prédio. Isso é evidenciado pelo menor tempo médio necessário para chegar e sair. Os resultados mostrados aqui são de um participante individual em todas as três tarefas de navegação.
Durante a navegação virtual, demorou 79 segundos para ser concluído. A tarefa vista pelo caminho marcado em amarelo no mesmo caminho no prédio físico levou 46 segundos. Na tarefa de entrega.
O participante pegou o caminho mais curto possível para sair do prédio. Não se esqueça de que trabalhar com participantes cegos usando novas tecnologias requer incentivo. Somos gratos por seu tempo e vontade de participar desta demonstração e estudo.
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Visão Geral
O Simulador de Ambiente Baseado em Áudio (AbES) é um software de ambiente virtual desenvolvido para aprimorar as habilidades de navegação em indivíduos cegos. Este estudo demonstra como a interação com um ambiente virtual pode facilitar a transferência das habilidades de navegação espacial para ambientes do mundo real.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Psicologia Comportamental
- Tecnologia Assistiva
Antecedentes
- Indivíduos cegos frequentemente enfrentam desafios ao navegar em ambientes desconhecidos.
- Os métodos tradicionais de treinamento em orientação e mobilidade podem não preparar efetivamente os indivíduos para a navegação no mundo real.
- Ambientes virtuais podem proporcionar um espaço seguro para o aprendizado de habilidades de navegação.
- Estímulos auditivos podem aumentar a percepção espacial e a identificação de objetos.
Objetivo do Estudo
- Avaliar a eficácia de ambientes virtuais no ensino de habilidades de navegação.
- Avaliar a transferência das habilidades aprendidas em um ambiente virtual para tarefas de navegação no mundo real.
- Comparar as vantagens do treinamento virtual em relação aos métodos tradicionais.
Métodos Utilizados
- Os participantes aprenderam teclas para navegação no ambiente virtual.
- Estímulos auditivos foram usados para ajudar na identificação de objetos e suas localizações.
- Os participantes realizaram tarefas de navegação virtual seguidas por tarefas de navegação física.
- Os resultados foram analisados para determinar a compreensão espacial e a capacidade de navegação.
Resultados Principais
- Os participantes conseguiram navegar com sucesso em um prédio físico após o treinamento no ambiente virtual.
- Os resultados indicaram melhora na compreensão espacial e nas habilidades de navegação.
- O ambiente virtual proporcionou uma experiência de aprendizagem segura e controlada.
- Os participantes relataram maior confiança ao navegar em ambientes desconhecidos.
Conclusões
- Os ambientes virtuais podem ensinar efetivamente habilidades de navegação a indivíduos cegos.
- As habilidades aprendidas em um ambiente virtual podem ser transferidas para a navegação no mundo real.
- Este método oferece vantagens significativas em comparação com as técnicas tradicionais de treinamento.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Este trabalho demonstra como ambientes virtuais imersivos podem apoiar a transferência de habilidades em populações com deficiência sensorial, oferecendo um modelo para plataformas de avaliação comportamental pré-clínica. Ao permitir a exploração segura e repetível de layouts espaciais complexos, a abordagem fornece uma base para avaliar neuroplasticidade e mecanismos compensatórios em ambientes controlados. Tais metodologias podem orientar a validação precoce de alvos terapêuticos para fármacos do sistema nervoso central nos quais os desfechos comportamentais funcionais são críticos.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia e Farmacêuticos
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de vias de aprendizado espacial e memória por meio do desempenho quantificável na navegação em modelos cegos.
- Valor Operacional: Fornece um paradigma padronizado e reprodutível para avaliar a compensação sensorial e a reorganização cortical.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Valor Científico: Gera variáveis dependentes quantitativas (tempo de conclusão da tarefa, precisão do trajeto, taxas de erro) adequadas para triagem comportamental de alto conteúdo.
- Valor Operacional: Apoia a padronização de ensaios por meio de ambientes virtuais fixos e rastreamento automatizado do desempenho.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Científico: Facilita a redução de riscos mecanicistas ao vincular os resultados do treinamento virtual à transferência funcional no mundo real em tarefas de navegação.
- Valor Operacional: Permite a avaliação longitudinal da retenção de habilidades e da adaptação ao longo de sessões repetidas.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O método posiciona o treinamento em ambiente virtual como uma ferramenta de descoberta para investigar substituição sensorial e aprendizado adaptativo, com relevância direta para a identificação de compostos ativos em neuroterapêuticos direcionados a vias de processamento sensorial.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre os mecanismos neurais subjacentes à cognição espacial e ao comportamento dependente dos sentidos.
- Triagem: Oferece prontidão para ensaios por meio de cenários virtuais consistentes e captura automatizada de métricas de navegação.
- Análises: Fornece leituras quantitativas (taxa de sucesso na navegação, tempo até o alvo, eficiência do percurso) que permitem comparação entre grupos e cálculo do tamanho do efeito.
- Pesquisa Translacional: Relaciona a aquisição de habilidades virtuais ao desempenho no mundo físico, validando a continuidade translacional dos efeitos do treinamento.
- Reutilização Empresarial: Estrutura o ambiente virtual como uma plataforma reutilizável para testar diversas intervenções sensoriais ou cognitivas em diferentes modelos de doenças.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Confiança preditiva na transferência comportamental, redução da ambiguidade mecanicista nas abordagens de reabilitação sensorial.
- Valor Operacional: Padronização, reprodutibilidade e escalabilidade de paradigmas de treinamento imersivo.
- Valor Estratégico: Tomada de decisão mais precisa sobre prosseguir ou interromper o desenvolvimento de neuroterapêuticas direcionadas a desfechos sensoriais ou cognitivos, redução do risco biológico em estágios avançados.
- Impacto no Portfólio: Priorização ajustada ao risco de compostos com base em desfechos comportamentais funcionais em modelos validados.
Considerações de Implementação
- Expertise científica necessária em neurociência, psicologia comportamental e integração de tecnologias assistivas.
- Os requisitos de instrumentação incluem sistemas de espacialização de áudio, displays montados na cabeça ou interfaces exclusivamente auditivas e dispositivos de entrada para navegação.
- A padronização entre equipes exige protocolos compartilhados para o design de ambientes virtuais, elaboração de tarefas e pontuação de desempenho.
- As considerações de adaptação entre sistemas modelo envolvem a modificação da complexidade virtual, da saliência dos estímulos e da duração da tarefa para corresponder às capacidades específicas de cada espécie.
- As limitações práticas incluem a necessidade de treinamento extensivo do usuário para alcançar proficiência e os possíveis efeitos de piso em ambientes altamente familiarizados.
Perguntas Frequentes sobre Biotecnologia Farmacêutica
Chapters in this video
0:05
Title
1:25
Preparation and Familiarization with the Audio-based Environment Simulator (AbES)
3:33
Training and Game Play with AbES
4:05
Measuring Virtual Navigation Task Performance
5:09
Assess Physical Navigation Task Performance
6:09
Assess Physical Drop-off Task Performance
7:25
Results: Navigation Task Performance
8:41
Conclusion
