Maestría en Ciencias en Ciencias de la Computación · Para ello, se diseño y desarrolló...

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California

Maestría en Ciencias

en Ciencias de la Computación

Hologramas interactivos para la bio-retroalimentación de la respiración de niños con autismo

Tesis para cubrir parcialmente los requisitos necesarios para obtener el grado de

Maestro en Ciencias

Presenta:

Arturo Morales Téllez

Ensenada, Baja California, México 2018

Tesis defendida por

Arturo Morales Téllez

y aprobada por el siguiente Comité

Dra. Mónica Elizabeth Tentori Espinosa Director de tesis

Miembros del comité

Dra. Raquel Negrete Aranda

Dr. Jesús Favela Vara

Arturo Morales Téllez © 2018 Queda prohibida la reproducción parcial o total de esta obra sin el permiso formal y explícito del autor y director de la tesis.

Dr. Jesús Favela Vara Coordinador del Posgrado en Ciencias de la Computación

Dra. Rufina Hernández Martínez Directora de Estudios de Posgrado

ii

Resumen de la tesis que presenta Arturo Morales Téllez como requisito parcial para la obtención del grado de Maestro en Ciencias en Ciencias de la Computación.

Hologramas interactivos para la bio-retroalimentación de la respiración de niños con autismo.

Resumen aprobado por:

Dra. Mónica Elizabeth Tentori Espinosa

Director de tesis

El autismo es un trastorno del desarrollo neurológico que se caracteriza por deficiencias en la comunicación, la interacción social y por presentar comportamientos de conducta repetitivos o rutinarios. Los niños con autismo experimentan variaciones emocionales y problemas para auto-regular sus emociones. Estos comportamientos desafiantes se pueden exhibir en forma de agresiones, desobediencia o autolesiones. Los comportamientos desafiantes son comunes en niños con autismo que, sin una intervención adecuada, pueden persistir a largo plazo y poner en riesgo sus oportunidades educativas y sociales. La práctica de ejercicios de respiración y los sistemas de bio-retroalimentación pueden ayudar a reducir los comportamientos desafiantes mediante la reducción de la frecuencia cardiaca y respiratoria de los individuos que los presentan. En esta tesis nos enfocaremos en estudiar la respiración como una estrategia para apoyar a los niños con autismo en la reducción de su frecuencia respiratoria y cardiaca. Para ello, se diseño y desarrolló Respiración Etérea, un holograma interactivo de bio-retroalimentación que promueve la práctica de respiración en niños con autismo. Respiración Etérea cuenta con una narrativa la cual guía al niño a través de una historia mientras realiza ejercicios de respiración. Para evaluar la efectividad de Respiración Etérea se realizó un estudio en sitio donde participaron 20 niños con autismo. Todos los niños practicaron ejercicios de respiración utilizando Respiración Etérea yuna guía de papel. Los resultados indican que Respiración Etérea promueve respiraciones 1.74 veces más largas, y reduce de mejor manera la frecuencia cardiaca y respiratoria de los niños con autismo en comparación con la guía de papel. Los resultados de uso de Respiración Etérea indican que es atractiva, novedosa y útil en el contexto terapéutico de niños con autismo, y con el potencial de apoyar la auto-regulación de emociones y la generalización de habilidades. Estos resultados implican que Respiración Etérea es más eficiente como guía que las prácticas tradicionales en el desarrollo de ejercicios de respiración en niños con autismo. Palabras clave: autismo, respiración, bio-retroalimentación, holograma interactivo

iii

Abstract of the thesis presented by Arturo Morales Téllez as a partial requirement to obtain the Master of Science degree in Computer Science. Interactive holograms for the bio-feedback of the breathing of children with autism. Abstract approved by:

Dra. Mónica Elizabeth Tentori Espinosa Thesis Director

Autism is a neurodevelopmental disorder characterized by deficiencies in communication, social interaction and by presenting repetitive or routine behavior behaviors. Children with autism experience emotional variations and problems to self regulate their emotions. These challenging behaviors can be exhibited in the form of aggression, disobedience or self-harm. Challenging behaviors are children with autism who, without adequate intervention, can persist in the long term and put their educational and social opportunities at risk. The practice of breathing exercises and bio-feedback systems can help reduce challenging behaviors by reducing the heart and respiratory rate of the individuals who present them. In this thesis we focus on studying breathing as a strategy to help children with autism in reducing their respiratory and cardiac frequency. For this, Ethereal Respiration was designed and studied, an interactive bio-feedback hologram that promotes the practice of breathing in children with autism. Ethereal Breathing has a narrative which guides the child through a story by performing breathing exercises. To assess the effectiveness of Ethereal Breathing, a study was conducted at the site where 20 children with autism participated. All the children practiced breathing exercises using Ethereal Breathing and a paper guide. The results indicate that Ethereal Breathing promotes 1.74 times longer breaths, and reduction in a better way than the heart and respiratory rate of children with autism compared to the paper guide. The results of the use of Ethereal Breathing indicate that it is attractive, novel and useful in the therapeutic context of children with autism, and with the potential to support the self-regulation of emotions and the generalization of abilities. These results imply that Ethereal Breathing is more efficient than traditional activities in the development of exercises in children with autism. Keywords: autism, breathing, biofeedback, interactive hologram

iv

Dedicatoria

A mis padres:

Que gracias a sus consejos y palabras de aliento me han ayudado a crecer como persona y a luchar por lo que quiero, gracias por enseñarme valores que me han llevado a alcanzar una gran meta. Los quiero mucho.

A mis hermanos:

Gracias por su apoyo, cariño y por estar en los momentos màs importantes de mi vida. Este logro tambien es de ustedes.

A mis maestros: Por el tiempo y esfuerzo que dedicaron a compartir sus conocimientos, sin su instrucción profesional no habría llegado a este nivel. Quienes brindaron dedicación al impartir su cátedra de tal forma que lo aprendido sea utilizado en la vida real, por el apoyo brindado, Gracias.

v

Agradecimientos

A mis padres y hermanos, por apoyarme a 3000 kilómetros de distancia y aun así sentirlos cerca de mi

corazón.

A Ivonne, quien ha estado en todo momento desde el inicio de la Licenciatura, gracias por soportarme,

apoyarme y entenderme en los buenos y malos momentos.

A la Doctora Mónica Tentori, por sus valiosos consejos y la cual ha sido parte fundamental en mi formación

académica. Además de convertirse en una amiga para mí.

A la Doctora Raquel y al Doctor Favela, quienes con sus valiosos consejos me ayudaron a mejorar en todo

aspecto.

A todo el #teamTentori en especial a Linney, quien fue como una segunda asesora para mí, y ha sido una

persona de la cual he aprendido mucho.

A mis compañeros de generación quienes estuvieron presentes a lo largo de estos dos años.

A CICESE por convertirse en una segunda casa para mí y por darme la oportunidad de ser parte de este

centro de investigación.

A CONACYT quien me brindo el apoyo para lograr esta meta.

Finalmente, a todas esas personas que han creído en mí.

vi

Tabla de contenido

Resumen en español…………………………………………………………………………………………………………………………..ii

Resumen en ingles…………………………………………………………………………………………………………………………….iii

Dedicatoria………………………………………………………………………………………………………………………………………..iv

Agradecimientos………………………………………………………………………………………………………………………………..v

Lista de figuras…………………………………………………………………………………………………………………………………..ix

Lista de tablas……………………………………………………………………………………………………………………………………xii

Capítulo 1 Introducción

1.1 Comportamientos desafiantes ................................................................................................. 1

1.2 Respiración ............................................................................................................................... 2

1.2.1 Respiración en niños con autismo .................................................................................... 4

1.3 Sistemas de bio-retroalimentación .......................................................................................... 5

1.4 Planteamiento del problema ................................................................................................... 7

1.5 Preguntas de investigación ...................................................................................................... 8

1.6 Objetivo .................................................................................................................................... 8

1.7 Metodología ............................................................................................................................. 9

1.7.1 Comprensión inicial y Estudio contextual. ....................................................................... 9

1.7.2 Diseño de escenarios de uso de la tecnología. ..............................................................10

1.7.3 Implementación del videojuego de Bio-retroalimentación. ..........................................10

1.7.4 Evaluación del prototipo final. .......................................................................................11

Capítulo 2 Trabajo relacionado

2.1 La respiración como tratamiento ...........................................................................................12

2.2 Sistemas de bio-retroalimentación ........................................................................................13

2.2.1 Aplicaciones de oficina ...................................................................................................14

2.2.2 Visualización de la respiración .......................................................................................16

2.2.3 Aplicaciones para niños ..................................................................................................18

2.3 Hologramas Interactivos ........................................................................................................21

2.3.1 Resumen .........................................................................................................................24

Capítulo 3 Diseño y desarrollo de Respiración Etérea

3.1 Estudio contextual ..................................................................................................................26

vii

3.1.1 Colección de datos .........................................................................................................26

3.1.2 Análisis de datos .............................................................................................................27

3.2 Sesiones de diseño .................................................................................................................27

3.2.1 Sesión 1: Presentación del diagrama y generación de idea ...........................................28

3.2.2 Sesión 2: Especificación del holograma y herramientas para el sensado de la respiración

30

3.2.3 Sesión 3: Mecánica de la respiración .............................................................................32

3.2.4 Sesión 4: Visualizaciones ................................................................................................33

3.2.5 Sesión 5: Historia ............................................................................................................35

3.2.6 Sesión 6: Música y sonidos de apoyo .............................................................................36

3.2.7 Retroalimentación del juego ..........................................................................................37

3.3 Diseño del prototipo final de Respiración Etérea ..................................................................38

3.3.1 Dinámica de Respiración Etérea .....................................................................................39

3.3.2 Historia ...........................................................................................................................39

3.3.3 Escenario de uso y mecánica de la respiración. .............................................................41

3.4 Implementación de Akhi y los 4 elementos ...........................................................................43

3.4.1 Arquitectura ...................................................................................................................43

3.5 Conclusiones...........................................................................................................................45

Capítulo 4 Evaluación de Respiración Etérea

4.1 Prueba Piloto ..........................................................................................................................46

4.2 Estudio en sitio .......................................................................................................................48

4.2.1 Procedimiento ................................................................................................................48

4.2.2 Hipótesis .........................................................................................................................50

4.2.3 Participantes ...................................................................................................................50

4.2.4 Colección de datos .........................................................................................................51

4.3 Análisis de datos .....................................................................................................................55

4.3.1 Pruebas estadísticas .......................................................................................................56

4.4 Resultados y discusión ...........................................................................................................56

4.4.1 Respiración .....................................................................................................................57

4.4.2 Frecuencia cardiaca ........................................................................................................60

4.4.3 Atención .........................................................................................................................62

4.4.4 Ayudas ............................................................................................................................63

4.4.5 Cuestionario de experiencia de usuario .........................................................................64

viii

4.4.6 Potenciales beneficios y aplicaciones alternas ..............................................................66

4.5 Conclusiones...........................................................................................................................68

Capítulo 5 Conclusiones

5.1 Conclusiones...........................................................................................................................71

5.2 Aportaciones ..........................................................................................................................71

5.3 Limitaciones ...........................................................................................................................72

5.4 Trabajo futuro ........................................................................................................................72

Literatura citada……………………………………………………………………………………………………………………………...68

Anexos

Anexo1…………………………………………………………………………………………………………………………………………….71

Anexo2…………………………………………………………………………………………………………………………………………….72

Anexo3…………………………………………………………………………………………………………………………………………….74

Anexo4…………………………………………………………………………………………………………………………………………….75

Anexo5…………………………………………………………………………………………………………………………………………….80

Anexo6…………………………………………………………………………………………………………………………………………….84

Anexo7…………………………………………………………………………………………………………………………………………….88

ix

Lista de figuras

Figura Página

1 Metodología de diseño utilizada en CICESE ................................................................... 9

2 Arquitectura del sistema de Respiración Sónica ............................................................ 14

3 Barra de retroalimentación (1) Puntos de calma obtenidos por una buena respiración, (2) Frecuencia respiratoria, (3) Frecuencia respiratoria en porcentaje. Si la respiración no es adecuada, El color cambia a rojo. ......................................................................... 15

4 La retroalimentación de respiración de ritmo periférico utilizó una barra gris semitranslúcida animada que se extiende a través de la pantalla. Las flechas verticales a la izquierda indican el rango completo de movimiento .............................................. 15

5 Sistema de Broncomatic controlado por sensores de respiración. El control de una respiración adecuada, disminuye la sensibilidad del Toro mecánico, en caso de una respiración agitada, el toro mecánico tendrá movimientos más rápidos y abruptos. .. 16

6 Pulsera de Moodwings en pruebas de manejo, las alas de la mariposa reaccionan al estrés de la persona, un estrés elevado genera un movimiento más rápido en las alas de la mariposa. ............................................................................................................... 17

7 Participante utilizando cuna sónica en un ambiente oscuro y tranquilo mientras un sensor de respiración genera múltiples sonidos. ........................................................... 18

8 Juego FrozenBubble (Izquierda) modificado para reaccionar a la frecuencia respiratoria. .................................................................................................................... 19

9 Juego de dragones Relax To Win, dos dragones 3D son contralados por el nivel de estrés del jugador. Si el jugador está relajado, el dragón avanzara más rápido. .......... 20

10 Juego ChillFish, el objetivo es colectar las estrellas que se encuentran en el camino, dichas estrellas siguen un patrón de respiración (respiración cuadrada). .................... 21

11 El holograma interactivo muestra obras de arte de manera 3D ................................... 22

12 En la imagen se puede ver como los estudiantes usan las manos para interactuar con el holograma .................................................................................................................. 23

13 En la base del holograma se colocan las tarjetas y al ser detectadas se despliegan modelos 3D de planetas ................................................................................................. 23

14 Ejemplo de como el usuario coloca una tarjeta de acción y al ser detectada se despliega el modelo 3D correspondiente ...................................................................... 24

x

15 Maestras y psicólogas de la clínica Pasitos divididas en dos en equipos para la creación de visiones. ..................................................................................................................... 29

16 Visiones creadas por los dos equipos multidisciplinarios. ............................................. 29

17 Prototipos iniciales del Respiración Etérea .................................................................... 31

18 Izquierda Respiración cuadrada Sama Vittri incluyendo retenciones. Derecha Respiración cuadrada Sama Vittri sin incluir retenciones. ............................................. 32

19 Guías propuestas en las sesiones de diseño (1.- guía cuadrada que se expande o se encoje, 2.- guía circular que rota en su eje, 3.- guía en forma de barra que aumenta o disminuye su tamaño). ................................................................................................... 33

20 En la imagen se muestra de lado izquierdo los niños dibujando como se imaginaban su respiración, del lado derecho se muestran los dibujos realizados que posteriormente se agruparon en una tabla. .................................................................. 35

21 Historia propuesta: 1.- El mundo ha perdido su equilibrio el niño debe recuperar con su respiración, 2.- Debe lograr un equilibrio en el elemento para lograr el control, 3.- Cuando se logra el equilibrio de los 4 elementos se logra salva el mundo. .................. 36

22 Sonidos sugeridos para la integración en el holograma (Música base, sonido de recompensa, sonido de elemento). ............................................................................... 37

23 Holograma presentado a la maestras para su retroalimentación. ................................ 38

24 Dinámica del juego Akhi y los 4 elementos. ................................................................... 39

25 Introducción (1.- Pantalla de carga del holograma, 2- Personaje Akhi explicando que el mundo ha perdido su equilibrio). ............................................................................... 40

26 Personaje Akhi realizando el modelado de la respiración (de lado izquiero la inhalación, de lado derecho la exhalación). ................................................................... 40

27 Figura Templos y medallas (1.- Akhi muestra los 4 templos en donde se debe lograr el equilibrio, 2- Medallas conseguidas después de terminar su respectivo nivel) ........ 41

28 Figura Final del juego (5.- Akhi mostrando que se ha logrado el equilibrio del mundo, 6.- Fuegos artificiales por haber concluido los 4 niveles). ............................................. 43

29 Estructura física del holograma interactivo. .................................................................. 44

30 Diagrama de despliegue del Respiración Etérea. ........................................................... 46

31 Estudiante de computación utilizando el Respiración Etérea en prueba piloto. ........... 49

32 1.- Niño realizando respiración en una sesión con guía de papel. 2.- Niño realizando sesión con holograma interactivo. ................................................................................. 53

xi

33 Datos capturados (EjeX, EjeY, EjeZ, tiempo) y almacenados en logs de texto para su análisis posterior. ........................................................................................................... 57

34 Imagen derecha: Duración promedio de inhalación (Respiración etérea - izquierda; Guía de papel - derecha) Imagen izquierda: Duración promedio de exhalación (Respiración etérea - izquierda; Guía de papel - derecha) ............................................ 58

35 Duración promedio de respiración completa (Respiración etérea - izquierda; Guía de papel - derecha) ............................................................................................................. 59

36 Número total de respiraciones percibidas en la sesión de Respiración etérea (Holograma) y guía de papel. ......................................................................................... 60

37 Promedio de frecuencia cardiaca capturada antes y después de la sesión de respiración en cada condición (Respiración etérea - guía de papel) ............................. 62

38 Promedio de atención en niños (Atención selectiva, atención dividida) ....................... 64

39 Total de ayudas otorgadas a niños (verbales, gestuales, modeladas). .......................... 64

40 Resultados de encuesta de experiencia de usuario (Respiración etérea - azul; guía de papel - naranja) .............................................................................................................. 65

xii

Lista de tablas

Tabla Página

1 Tipos de respiración y beneficios que presentan. ......................................................... 3

2 Aplicaciones que apoyan la disminución de estrés. ...................................................... 25

3 Taxonomía identificada ................................................................................................. 25

4 Detalle de las sesiones realizadas durante el proceso de diseño. ................................ 28

5 Conteo de votos por visión. ........................................................................................... 30

6 Reagrupación por elementos de la naturaleza de los dibujos realizados por los niños del prescolar. .................................................................................................................

35

7 Datos de los participantes del estudio piloto ................................................................ 47

8 Calendario de actividades realizadas para el reclutamiento, sensibilización y evaluación. .....................................................................................................................

49

9 Datos demográficos de los participantes ...................................................................... 51

10 Frecuencia cardiaca tomada antes y después de cada sesión (Respiración Etérea, Tradicional) ....................................................................................................................

52

1

Capítulo 1 Introducción

1.1 Comportamientos desafiantes

El autismo es un trastorno del desarrollo neurológico que se caracteriza por deficiencias en la

comunicación, la interacción social y por presentar comportamientos de conducta repetitivos o rutinarios

(American Psychiatric Association, 2013). Los niños con autismo generalmente muestran un desarrollo

retrasado, diferente o anormal, en las áreas del desarrollo de lenguaje, las habilidades sociales y el

repertorio conductual. La severidad de los síntomas indica el nivel de funcionalidad de los niños con

autismo en diferentes grados. Los grados de autismo son tres: severo, medio y leve. Por ejemplo, los niños

con autismo leve pueden tener un alto nivel de habilidades verbales, pero un nivel muy bajo en el

procesamiento de señales sociales o información sensorial del medio ambiente. Es por ello que es de suma

importancia encontrar maneras no invasivas de apoyar a estos niños y enseñarles las habilidades que les

permitan integrarse de manera independiente a nuestra sociedad.

Los niños con autismo experimentan variaciones emocionales y problemas para auto-regular sus

emociones. Estos comportamientos desafiantes se pueden exhibir en forma de agresiones, desobediencia

o autolesiones. Los comportamientos desafiantes son comunes en niños con autismo (Machalicek et al.,

2007) que sin una intervención adecuada, pueden persistir a largo plazo y poner en riesgo sus

oportunidades educativas y sociales.

Gran parte de la responsabilidad del tratamiento del comportamiento desafiante para los niños con

autismo se ha colocado en las escuelas. Los niños con autismo son muy heterogéneos por lo que no existe

un tratamiento de una sola medida si no que debe ser un tratamiento personalizado al desarrollo de cada

niño. En escencia, los investigadores y los médicos interesados en el tratamiento de comportamientos

desafiantes en las aulas enfrentan varios desafíos que son únicos en el entorno.

En primer lugar, los maestros a menudo asumen el papel de intervencionistas cuando se encuentran con

un alumno con un comportamiento desafiante, pero muchos maestros carecen de los conocimientos y

recursos para su tratamiento. En segundo lugar, las intervenciones para reducir el comportamiento

desafiante deben diseñarse para ajustarse a las rutinas y expectativas del aula. Tercero, el investigador y

el intervencionista deben superar las distracciones en relación a la interacción entre estudiantes y la

2

transición de actividades que son comunes en las aulas y generalmente ausentes de los entornos

experimentales.

Por otra parte, los investigadores también han documentado los efectos negativos del comportamiento

desafiante en docentes a la hora de dar instrucciones. La literatura ha demostrado que los niños con

autismo muestran conductas como: agresión, enojo y autolesiones dependiendo de las instrucciones

dadas por los adultos. Además, los educadores especiales y el personal docente que trabajan con niños

con autismo han reportado niveles más altos de agotamiento emocional. Este agotamiento sucede cuando

los maestros han estado expuestos a comportamientos desafiantes que no son capaces de manejar de

manera efectiva.

Por último, los niños con autismo pueden presentar síntomas de ansiedad, estrés y depresión durante un

comportamiento desafiante. Durante un periodo de estrés o ansiedad, los mecanismos responsables del

aumento del ritmo cardiaco y la presión arterial no se conocen por completo. Sin embargo, se sabe que la

activación simpática –i. e la activación del sistema que se encarga de controlar gran parte del organismo

humano en situaciones de peligro, estrés y/o miedo, conduce a una mayor liberación de catecolaminas

durante estos periodos. Esta activación simpática posteriormente se ve reflejada en un aumento en la

frecuencia cardiaca(Machalicek et al., 2007).

Algunas estrategias utilizadas para disminuir la frecuencia cardiaca, incluyen el uso de fármacos, la práctica

de ejercicios de respiración y los sistemas de bio-retroalimentación. En esta tesis nos enfocaremos en

estudiar la respiración como una estrategia para apoyar a los niños con autismo en la reducción de su

frecuencia cardiaca. Esta reducción de la frecuencia cardiaca potencialmente pudiera ser resultado de una

disminución de sus niveles de estrés contribuyendo en la disminución de comportamientos desafiantes.

1.2 Respiración

La respiración es la acción y resultado de respirar; es un proceso mediante el cual los seres vivos absorben

y expulsan el aire tomando parte de las sustancias que lo componen.

Existen diferentes tipos de respiración, los cuáles pueden ser divididas en 3 de manera general: respiración

diafragmática, respiración torácica, respiración clavicular (Tabla 1).

3

Tabla 1 Tipos de respiración y beneficios que presentan.

Tipo de respiración

Procedimiento Beneficios y características

Diafragmática

La respiración diafragmática se

centra en el abdomen.

Inhalación: El diafragma baja

cuando entra aire en los

pulmones (el abdomen se

hincha).

Exhalación: En la exhalación el

diafragma sube, el estómago

desciende.

Lleva gran cantidad de oxígeno a los

pulmones.

Ventila y limpia los pulmones.

Activa la respuesta de relajación del

organismo.

Estimula al corazón y la circulación.

Clavicular

Nuestra atención debe centrarse

ahora la parte más alta de los

pulmones y muy

específicamente en nuestras

clavículas.

Inhalación: Para inspirar con la

parte alta de los pulmones

tenemos que levantar nuestras

clavículas.

Exhalación: Es el primer aire en

salir.

Respiras una menor cantidad de aire

Forma parte de una respiración completa

en la que buscamos aprovechar toda la

capacidad pulmonar.

Si no se combina para lograr la respiración

completa, el oxígeno capturado es poco.

Costal

Llenamos la región media

inspirando y dilatando nuestro

tórax. Las costillas descienden. Y

para la exhalación se debe hacer

en sentido inverso.

Se da cuando llenamos la zona media de los

pulmones.

Actúan los músculos intercostales que

separan las costillas haciendo que el aire

afluya hacia esa zona media.

Se practica en conjunto con la respiración

abdominal para crear una capacidad

pulmonar mayor y un efecto relajante.

La respiración diafragmática o abdominal es la más natural y simple en el ser humano ya que logra mayor

capacidad con el mínimo esfuerzo. Esto es posible porque ventila la parte más baja y ancha de los

pulmones. Este proceso es más efectivo si se involucran los abdominales, gracias a ellos se consigue una

respiración más profunda.

La respiración torácica o costal permite no sólo la respiración hacia los lados, sino hacia delante y hacia

atrás. Este tipo de respiración promueve la contracción y dilatación de la parte media de los pulmones, y

4

esto es posible gracias a la contracción de la musculatura intercostal (expiración: músculos intercostales

internos; inspiración: intercostales externos) en las costillas. La posición que se recomienda para

practicarla es sentada y contrayendo el abdomen mientras se respira.

Por último, la respiración clavicular a nivel práctico tiene pocas ventajas, se trata de la respiración que

desarrollamos cuando estamos angustiados y sólo ventila la parte más alta y estrecha de los pulmones. Es

la respiración que comprende mayor dificultad y constituye la última fase de la inspiración.

La unión de las tres respiraciones (abdominal, torácica y clavicular) corresponde a una respiración

completa e ideal. Esta respiración produce una expansión del tronco en todas direcciones para ventilar los

pulmones en profundidad. Sin embargo, esta respiración requiere de un nivel significativo de práctica para

lograr dominarla.

Además de los tipos de respiración que el ser humano puede realizar, podemos encontrar diversos

ejercicios de respiración (Una de las más populares es la que se usa en la practica de yoga, conocida como

pranayama). Algunos de los ejercicios utilizados con más frecuencia en esta técnica son:

Respiración simétrica: El tiempo de la inhalación y exhalación es el mismo (Ej. Si se inhala 5

segundos, se tiene que exhalar 5 segundos). Este ejercicio promueve un estado relajadao y es útil

en cualquier situación que genere estrés o ansiedad.

Respiración fraccionada: Similar al ejercicio anterior, se inhala y exhala la misma cantidad de

tiempo, con la diferencia de que en este ejercicio se tiene que agregar una retención entre cada

inhalación y exhalación.

1.2.1 Respiración en niños con autismo

Diversos estudios han reportado una disminución en el ritmo cardiaco utilizando técnicas de respiración

en niños. Por ejemplo, se realizó un estudio en donde 24 jóvenes sanos (Edad promedio de 14.5 años)

realizaron ejercicios de respiración (tipo Pranayamas) por 20 minutos durante tres meses. Los resultados

muestran que efectivamente había una diferencia significativa en su frecuencia cardiaca después de

5

realizar los ejercicios de respiración y un incremento del 19% en la variación de intervalos R-R (por sus

siglas en ingles RRIV1) (Udupa et al., 2003).

Nuestra revisión de la literatura reveló que el estudio de la efectividad de ejercicios de respiración en

apoyo a niños con autismo no se ha estudiado a profundidad. Pocos estudios reportan como el yoga junto

con ejercicios de respiración ayuda a disminuir los comportamientos desafiantes en niõs con autismo. Por

ejemplo, en (Koenig et al., 2012) sugieren que disciplinas, como el yoga, pueden ser una herramienta que

ayude a los niños con autismo a conectarse con sus cuerpos y a lidiar de mejor manera con los desafíos de

la vida. Se menciona también como es que los niños con autismo en de secundaria lograron la asociación

entre un comportamiento desafiante y el tener que realizar una respiración profunda –dicha respiración

fue aprendida durante las clases de yoga.

Otros estudios evaluan si el yoga reduce los comportamientos desafiantes dentro de un salón de educación

especial (Koenig et al.,Garg, 2012). En este estudio participaron 48 niños con autismo quienes tomaron

diariamente clases de yoga en su salón de clases por 16 semanas. Los participantes fueron divididos en 2

grupos, en el primer grupo 25 niños con autismo recibieron las clases de yoga por una instructora. En el

segundo grupo a 24 niños con autismo se les presento un video de yoga y las maestras ayudaban a modelar

los movimientos. Se evaluaron las conductas desafiantes con medidas estandarizadas y de codificación. Se

encontró que el practicar yoga diariamente en el salón de clase reduce de manera significativa las

conductas desafiantes de los niños con autismo.

Este cuerpo de trabajo demuestra que la práctica de respiración impacta de manera positiva en el

comportamiento de niños con autismo; sin embargo, no se han propuesto soluciones tecnológicas que

apoyen estas prácticas.

1.3 Sistemas de bio-retroalimentación

En esta dirección, se ha propuesto el uso de tecnología innovadora para sensar las señales fisiológicas (e.g,

respiración, ritmo cardiaco) de los individuos y utilizar estímulos multisensoriales para “representar” esta

1 Variación de intervalo RR (RRIV) - El retraso periódico y la aceleración de la frecuencia cardíaca relacionada con la respiración y los cambios de la presión arterial se pueden registrar en el ECG como RRIV.

6

información sensada en forma de animaciones, juegos, o audio ( H. Song & Lehrer, 2003;Schwartz &

Andrasik, 2017.) . Los individuos al visualizar esta información sensada mediante el estímulo sensorial de

su preferencia deben de auto-regularse para aprender a controlar su estado fisiológico. Estos sistemas se

conocen como sistemas de bio-retroalimentación. Por ejemplo, se ha propuesto utilizar estímulos audibles

para representar la respiración de los usuarios (Harris & Vance, 2014). La calidad del audio es proporcional

a la calidad de la respiración del individuo. Esto le permite a un individuo tener conciencia de si su

respiración es correcta o necesita mejorarla. El individuo debe de usar un sensor torácico que permite

medir su respiración por minuto.

De acuerdo a Schwartz & Andrasik(2017) , la bio-retroalimentación es un proceso que permite a un

individuo aprender a controlar su actividad fisiológica con el propósito de mejorar su salud y rendimiento

mediante el uso de instrumentos que miden la actividad fisiológica (e.g., ondas cerebrales, función

cardiaca, respiración, actividad muscular, temperatura de la piel) y devuelven información al usuario. La

presentación de esta información -a menudo en conjunción con cambios en el pensamiento, las emociones

y el comportamiento- apoya los cambios fisiológicos deseados. Con el tiempo, estos cambios pueden durar

sin el uso continuo de un instrumento.

Si bien el trabajo relacionado en sistemas de bio-retroalimentación ha mostrado resultados clínicos

prometedores en aliviar algunos problemas asociados al autismo (Hughes & Davis, 1980; Healey & Picard,

2005; Zalapa & Tentori, 2013) se han propuesto pocos sistemas de bio-retroalimentación para el control

de la frecuencia cardiaca (Parnandi et al., 2014; Sonne & Jensen, 2016) en niños; y éstos sistemas no

utilizan la respiración como su mecánica central, si no como un efecto secundario o una característica a

medir. Este tipo de sistemas de bio-retroalimentación utilizan la respiración como un control indirecto de

parámetros ambientales, los cual pueden ser difíciles de identificar para los niños con autismo.

En los últimos años múltiples trabajos en Interacción Humano Computadora (HCI por sus siglas en inglés

Human Computer Interaction) han propuesto diferentes soluciones con resultados alentadores en cuanto

a la reducción de la frecuencia cardiaca (Moraveji et al., 2011.; Parnandi et al., 2014). Sin embargo, pocos

de estos trabajos se han enfocado en atender las necesidades de los niños con autismo. La mayoría de

estos trabajos se enfocan en apoyar las necesidades de estudios en adultos, o crear aplicaciones de

escritorio para espacios de trabajo en ambientes laborales y de oficina (Moraveji et al., 2011). Además,

estos sistemas propuestos presentan varios problemas de usabilidad (Al-khalidi et al., 2011; Moraveji et

al., 2011; Feltham et al., 2014; Parnandi et al., 2014) haciéndolos sumamente difíciles de utilizar por niños

con autismo –especialmente en una situación de estrés. Particularmente, las visualizaciones y animaciones

7

que se utilizan para representar la respiración son confusas para ser usadas por los niños con autismo.

Esto abre la oportunidad de estudiar el espacio de diseño de sistemas de bioretroalimentación para niños

con autismo. Esto incluye retos asociados al sensado de la respiración y su representación y visualización

adecuadas para niños con autismo.

1.4 Planteamiento del problema

Los comportamientos desafiantes como agresiones, desobediencia de órdenes, o autolesiones son

comunes en niños con autismo de edad escolar (6 a 12 años). Los educadores especiales y el personal

docente que trabajan con estudiantes con autismo han reportado mayores niveles de agotamiento

emocional cuando son incapaces de manejar de manera eficaz el comportamiento por parte de los niños

(Machalicek et al., 2007). Estos comportamientos desafiantes generan altos niveles de estrés en el

individuo que los presenta. Un alto nivel de estrés aumenta la frecuencia cardiaca del individuo.

Es por ello, que una de las técnicas más utilizadas para el tratamiento de comportamientos desafiantes es

la práctica de respiración utilizando sistemas de bio-retroalimentación. Sin embargo, las visualizaciones y

retroalimentación de los sistemas de bio-retroalimentación existentes, no están diseñados para niños con

autismo. Es por ello que en esta tesis se propone desarrollar un sistema de bio-retroalimentación que

utilice ejercicios de respiración para la disminución en la frecuencia cardiaca y respiratoria. A largo plazo

esta disminución puede llegar a reducir los comportamientos desafiantes en niños con autismo.

Particularmente, se propone utilizar un holograma interactivo para lograr que la retroalimentación sea lo

suficientemente atractiva para los niños con autismo. Un holograma interactivo es un prisma holográfico

que mediante el efecto de dispersión de luz da como resultado la imagen tridimensional de un

objeto(Toahchoodee, 2015). Se considera interactivo si permite al usuario interactuar con la visualización

holográfica mediante el uso de sensores y otros dispositivos (Siang & Mohamed, 2017.). En los últimos

años se ha planteado el diseño de hologramas interactivos como herramienta para mostrar diferentes

visualizaciones, como objetos de museos (Bovier et al., 2016), partes del cuerpo humano (Qahtan Sarah,

Salih M.Sulaiman Puteri S., Ramlan M. Wirza Rahmita, 2017), planetas(Siang et al., 2017) y personajes de

video juegos (Siang & Mohamed, 2017). Sin embargo, hasta nuestro conocimiento no se ha explorado el

diseño de hologramas interactivos para niños con autismo.

8

La hipótesis de este trabajo es que “un holograma interactivo de bio-retroalimentación que promueva la

práctica de ejercicios de respiración disminuirá la frecuencia cardiaca en niños con autismo”.

1.5 Preguntas de investigación

De acuerdo a la problemática mencionada, en esta tesis se tienen las siguientes preguntas de

investigación:

¿Cuáles son las técnicas de respiración más apropiadas para la relajación de niños con autismo

que se pueden integrar a un holograma interactivo para la bio-retroalimentación?

¿Cómo debe ser la retroalimentación visual y auditiva del holograma interactivo para promover la

práctica de respiraciones y mantener la atención de los niños con autismo?

¿Puede el holograma interactivo de bio-retroalimentación disminuir la frecuencia cardiaca y

respiratoria de niños con autismo?

1.6 Objetivo

Con el propósito de apoyar la problemática mencionada y con base en las aportaciones y oportunidades

de investigación del trabajo relacionado, esta tesis será enfocada en el siguiente objetivo general:

Diseñar e implementar un holograma interactivo que funcione como un sistema Bio-retroalimentación de

la respiración de niños con autismo y evaluar su capacidad en la reducción de su frecuencia cardiaca y

respiratoria.

A partir del objetivo general se proponen los siguientes objetivos específicos:

OBJ1: Identificar los ejercicios de respiración más apropiados para practicarse por niños con autismo y que

puedan integrarse a un holograma interactivo de bio-retroalimentación

9

OBJ2: Desarrollar el holograma interactivo para la bio-retroalimentación de la respiración de niños con

autismo.

OBJ3: Evaluar la experiencia de uso del holograma interactivo de bio-retroalimentación y su capacidad en

la disminución de la frecuencia cardiaca y respiratoria de los niños con autismo.

1.7 Metodología

Para el desarrollo de este holograma interactivo se siguió una metodología iterativa bajo la filosofía de

diseño centrado en el usuario (i.e. Metodología de guitarra). Esta metodología se ha aplicado en varios

proyectos de diseño de sistemas ubicuos particularmente en CICESE [18]. Para adaptar de mejor manera

la metodología de la guitarra a este trabajo de investigación se agregaron algunas actividades descritas a

continuación (Figura 1).

Figura 1 Metodología de diseño utilizada en CICESE

1.7.1 Comprensión inicial y Estudio contextual.

Se analizó la literatura existente para entender las problemáticas y características que hay alrededor las

técnicas de respiración y terapias de relajación en niños con autismo. Del mismo modo se estudió la

literatura relacionada con sistemas de respiración existentes, así como los dispositivos que se utilizan para

10

realizar las mediciones. También se recopilaron y analizaron entrevistas semi-estructuradas con

instructores que se encarguen de realizar terapias de respiración, psicólogos y terapeutas.

Se realizaron observaciones no participativas de niños con autismo durante la transición de actividades y

en situaciones de posible estrés. Para el análisis de la información se utilizaron técnicas cualitativas (e.g.,

diagrama de afinidad, teoría fundamentada). Los resultados de esta fase son: (1) un mejor entendimiento

del problema; (2) un mejor entendimiento las técnicas de respiración y terapias de relajación; y (3) un

conjunto de escenarios realistas que muestren como un sistema de apoyo a la respiración puede disminuir

los niveles de estrés del niño.

1.7.2 Diseño de escenarios de uso de la tecnología.

Con base en los resultados obtenidos, se diseñaron escenarios para las actividades de respiración y

relajación, con los que se pueda evaluar la disminución de la frecuencia respiratoria de los niños con

autismo. Para ello se realizaron sesiones de diseño participativas con diferentes expertos, con la finalidad

de obtener la retroalimentación necesaria para un diseño más adecuado. En las sesiones de diseño se

utilizaron técnicas de diseño contextua rápido (e.g., sesiones de diseño participativo, diseño contextual

rápido, bosquejos (sketches)). Los resultados de esta fase fueron: (1) conjunto de escenarios que utilicen

la tecnología y (2) un prototipo de baja fidelidad de un holograma interactivo de bio-retroalimentación

como herramienta de respiración.

1.7.3 Implementación del videojuego de Bio-retroalimentación.

Se implementó un prototipo de alta fidelidad de un holograma interactivo como herramienta en ejercicios

de respiración; basado en los resultados de la etapa anterior. En esta fase se obtuvieron los siguientes

resultados: (1) los datos sobre las respiraciones que realizaron (2) y comentarios por parte de las psicólogas

y cuestionarios de usabilidad.

11

1.7.4 Evaluación del prototipo final.

Por último, se evaluó la capacidad del holograma interactivo como una herramienta para promover la

práctica de los ejercicios de respiración en niños con autismo. El estudio se realizó en una clínica para niños

con autismo. Se utilizó un método mixto de análisis utilizando técnicas cualitativas y cuantitativas. Los

resultados de esta fase incluyen evidencia empírica del impacto y utilidad del holograma interactivo de

bio-retroalimentación como herramienta de respiración para niños con autismo.

12

Capítulo 2 Trabajo relacionado

En la literatura de cómputo ubicuo e interacción humano computadora se han presentado múltiples

investigaciones acerca de sistemas de bio-retroalimentación como apoyo a terapias de relajación. En estos

trabajos describe como la respiración se ha utlizado como tratamiento. Posteriormente se describen los

sistemas que utilizan técnicas de bio-retroalimentación para mejorar la respiración o el comportamiento,

enfatizando aquéllas soluciones para niños y niños con autismo. Por último, se presentan el diseño de

diferentes hologramas interactivos reportados en la literatura. Al final de esta sección se presenta una

tabla con las características más importantes de los trabajos.

2.1 La respiración como tratamiento

La respiración profunda se ha usado durante mucho tiempo como método de relajación y como método

no farmacológico para estabilizar diversos problemas relacionados con el estrés, tratamiento del dolor

(Jones y Evans, 1980), y síntomas de ansiedad (Salkovskis et al. 1986; Clark y Hirschman, 1990). Este

método ha sido propuesto como un tratamiento para una variedad de problemas relacionados con el

estrés y el aumento de la frecuencia cardiaca (Chernigovskaya, et al., 1991; Lehrer et al., 2000; Lehrer et

al., 2000).

Por ejemplo, en un estudio que se realizó con 5 participantes, se les pidió realizar respiraciones profundas.

Las frecuencias respiratorias que se utilizaron fueron de 3 a 14 respiraciones por minuto. Esto para

investigar el efecto que tenía la frecuencia respiratoria sobre las tasas de la variabilidad de la frecuencia

cardiaca. Los resultados indicaron que la frecuencia cardiaca mínima de 4 y 6 respiraciones por minuto fue

significativamente menor a las frecuencias respiratorias altas, principalmente la de 14 respiraciones por

minuto. Sin embargo no se encontró diferencia significativa entre la frecuencia de 3 a 4 respiraciones por

minuto (H.-S. Song & Lehrer, 2003).

Un estudio (Pramanik et al., 2010) con 50 participantes (25 hombres, 25 mujeres) de edades entre 25 y 35

años evaluó el efecto del ejercicio de respiración Bhramari pranayama. Los participantes se sentaron en

una postura cómoda sobre un asiento puesto en el suelo, manteniendo la cabeza y el tronco erguidos y en

línea recta. Posteriormente los participantes tuvieron que inhalar durante 5 segundos y exhalar durante

15 segundos (esta respiración no tenía que ser abdominal). Los resultados indicaron una disminución en

13

la frecuencia cardiaca y la presión arterial (sistólica/ diastólica). Posterior al estudio los participantes

reportaron sentirse somnolientos y en calma.

Otro estudio similar con 39 participantes (25-40 años) exploró el efecto de la técnica de respiración

Bashtrika Pranayama en comparacion con fármacos de tipo bloquedador parasimpático (hyoscine- N –

butylbromide, Buscopan) para la disminuación de la presión arterial y la frecuencia respiratoria. La técnica

de respiración Bashtrika pranayama involucra 6 respiraciones por minuto (4 segundos de inhalación, 6

segundos de exhalación haciendo un total de 10 segundos por respiración). Los resultados indican que se

detectó una disminución de la presión arterial y de la frecuencia cardiaca posterior al uso del pranayama

Bashtrika, sin embargo no se encontraron cambios fisiológicos en los participantes que tomaron el fármaco

(Pramanik et al., 2010).

Este trabajo demuestra que los ejercicios de respiracieon son efectivos en la dismunución de la frecuencia

cardiaca y la frecuencia respiratoria. Sin embargo, cada participante realiza los ejercicios de respiración a

conciencia, sin utilizar herramientas que proporcionen una adecuada retroalimentación de su desempeño

durante el ejercicio de respiración.

2.2 Sistemas de bio-retroalimentación

Los sistemas que utilizan técnicas de bio-retroalimentación, se basan en datos fisiológicos o neurológicos

extraídos a partir de señales corporales. Estos datos son utilizados como entrada para su análisis y

posteriormente son procesados y devueltos. La finalidad es darle retroalimentación al usuario para que

logre una autorregulación de sus señales corporales. En el caso de algunos sistemas, los datos fisiológicos

son utilizados como entradas para su control principal (Sonne & Jensen, 2016).

El trabajo realizado hasta el momento muestra que el estrés se puede clasificar con precisión a partir de

datos biofísicos como lo es la actividad electro dérmica (AED) (Healey & Picard, 2005), electrocardiograma

(ECG) señales (Moraveji et al., 2011) y la variabilidad de frecuencia cardiaca (Reiner, 2008).Trabajos

realizados con anterioridad apoyan que los usuarios encuentran útiles las interfaces reflexivas para la auto

regulación de estados emocionales (McDuff et al.,2012).

14

2.2.1 Aplicaciones de oficina

Por ejemplo, en Respiración Sónica (Sonic respiration) se propone una técnica de retroalimentación

auditiva que promueve la respiración profunda. Respiración Sónica modifica la calidad de una grabación

de audio en proporción a la respiración del usuario –es decir, a menor calidad de la respiración una menor

calidad en el audio (Figura 2). Los participantes (n = 6; 2 hombres, edades 20-59) utilizaron un sensor

(BioHarness, Zephyr Technology Corp) que medía la respiración. La degradación de la calidad del audio

involucró el uso de ruido blanco y la reducción del número de canales en una grabación. Estas grabaciones

se reproducían mientras los participantes realizan una actividad alterna (leer un texto provisto). Los

investigadores encontraron que la forma más efectiva para lograr la retroalimentación de la respiración

fue por medio de la adición de un ruido blanco. En este estudio los usuarios lograron reducir su respiración

alcanzando una tasa objetivo de 6 respiraciones por minuto (Harris & Vance, 2014).

Figura 2 Arquitectura del sistema de Respiración Sónica

Similar al sistema anterior, BreathTray es una aplicación de escritorio la cual motiva a los usuarios a tener

una respiración calmada y profunda mientras realizan tareas paralelamente. Esto sin comprometer la

atención cognitiva que se les destina a las tareas que se realizan para evitar una disminución en la

productividad de los usuarios. BreathTray representa la respiración mediante en la barra de tareas del

escritorio con un puntaje que indica los “puntos de calma” obtenidos por el participante (Figura 3).

Además de este puntaje, la barra muestra la frecuencia respiratoria en tiempo real actualizada cada

segundo y la frecuencia respiratoria mostrada como un porcentaje de su frecuencia respiratoria en reposo

individual. Se utiliza el color rojo para indicar que la frecuencia respiratoria no es adecuada, y azul en el

otro caso. Se evaluó si BrethTray lograba reducir la frecuencia respiratoria de los participantes que

realizaban una vs múltiples tareas (n=14 participantes, edad promedio =34.2). Los resultados indican que

15

BreathTray disminuyó las respiraciones por minuto de aquéllos participantes que realizaban una tarea’

pero no fue efectivo en aquéllos que realizaron múltiples tareas (Moraveji et al., 2012).

Figura 3 Barra de retroalimentación (1) Puntos de calma obtenidos por una buena respiración, (2) Frecuencia respiratoria, (3) Frecuencia respiratoria en porcentaje. Si la respiración no es adecuada, El color cambia a rojo.

Similarmente, Respiración estimulada periférica (Moraveji et al., 2011), es un sistema de escritorio visual

periférico que proporciona a los usuarios retroalimentación de su respriación mediante una barra de color.

La respiración fue medida por un sensor colocado alrededor del tórax. Un estudio del uso de Respiración

estimulada periférica (n=9; edad promedio = 25.5 años) mostró que el tener la retroalimentación reduce

significativamente la tasa de respiraciones por minuto (Moraveji et al., 2011).

Figura 4 La retroalimentación de respiración de ritmo periférico utilizó una barra gris semitranslúcida animada que se extiende a través de la pantalla. Las flechas verticales a la izquierda indican el rango completo de movimiento

Las aplicaciones presentadas hasta el momento han demostrado que se es capaz de medir la respiración

utilizando sensores comerciales, y que el proporcionar retroalimentación de la respiración dismuniye la

cantidad de respiraciones por minuto. Sin embargo, estas aplicaciones han sido diseñadas principalmente

para adultos (específicamente para adultos en ambientes de trabajo), y no se han probado si estas

representaciones y mediciones son adecuadas en un contexto más complejo y con poblaciones

vulnerables.

16

2.2.2 Visualización de la respiración

Además de las representaciones simples en barras y cambios de color, otros investigadores han estudiado

nuevas maneras para proporcionar retroalimentación de la respiración de los usuarios en tiempo real.

Por ejemplo, Broncomatic (Figura 5) propone el utilizar la respiración para controlar la animación de un

toro mecánico. La respiración del usuario controlaba el movimiento y veolocidad del usuario en tres

niveles: lento, medio y rápido. La velocidad de la respiración de los usuarios provocaba movimientos

abruptos en el toro provocando su caída. 43 participantes utilizaron la aplicación como un juego de

competencia para ver quién permanecía más tiempo arriba del toro. Los participantes utilizaban diferentes

estrategias de auto-regulación como el cerrar los ojos para mentener un ritmo constante de su respiración.

En este estudio se demostró que el control de la respiración puede ser divertido y se puede trasladar a

sistemas de conducción. Este sistema a diferencia de los demás plantea que puede existir un control de la

respiración en situaciones no cotidianas (Marshall et al., 2011).

Figura 5 Sistema de Broncomatic controlado por sensores de respiración. El control de una respiración adecuada, disminuye la sensibilidad del Toro mecánico, en caso de una respiración agitada, el toro mecánico tendrá movimientos más rápidos y abruptos.

Otro sistema de bio-retroalimentación que utiliza objetos tangibles para representar la respiración de los

usuarios es Moodwings. Moodwings es una pulsera con una mariposa que muestra el estado de ansiedad

de la persona (Figura 6). La mariposa aleatea de manera proporcional al estrés de la persona –es decir,

mientras más estresada esta la persona más rápido se moverán sus alas. Un estudio del uso de Moodwings

evalúo la efectividad de la pulsera para proporcionar retroalimentación periférica durante las actividades

de la vida diaria en situaciones de estrés. 11 participantes (3 mujeres, 8 hombres) usaron Moodwings

mientras conducían y recordaban eventos de estrés colocando su brazo en diferentes posiciones para

17

visualizar la mariposa en diferentes situaciones periféricas. Los recuerdos estresantes, como llegar tarde

al trabajo, provocaban el aleteo de la mariposa. Para que el usuario pudiera reducir el número de aleteos

de la mariposa podía practicar ejercicios de respiración mientras manejaba. Los resultados indican que los

participantes no se sentían en control de lo aleteos de la mariposa, y se sintieron más estresados y

frustrados al tratar de disminuirlos. Este estudio muestra que una representación proporcional de la

frecuencia cardiaca puede alterar más a los usuarios y generar más episodios de ansiedad en lugar de

disminuirlos (Maclean, et al.,2013).

Figura 6 Pulsera de Moodwings en pruebas de manejo, las alas de la mariposa reaccionan al estrés de la persona, un estrés elevado genera un movimiento más rápido en las alas de la mariposa.

Otra sistema de bioretroalimentación que utiliza la inmersión como experiencia es Cuna Sónica (Sonic

Cradle) (Vidyarthi et al., 2012). Cuna Sónica es una hamaca que funciona como una cámara oscura

conectada a un sistema de altavoces que permite a los usuarios crear sonidos con su respiración. Los

participantes contienen la respiración para emitir un nuevo sonido, y luego dan forma a ese sonido en

tiempo real al respirar de diferentes maneras. Los atributos de la respiración de los participantes

(frecuencia, profundidad, relación torácica / abdominal) controlan los parámetros de audio de ese sonido

recientemente agregado (respectivamente: efectos de reflexión, filtros de ecualización, volumen). Cuna

Sónica es únicamente un diseño y no se ha evaluado.

18

Figura 7 Participante utilizando cuna sónica en un ambiente oscuro y tranquilo mientras un sensor de respiración genera múltiples sonidos

Este cuerpo de trabajo resalta la importancia de generar nuevas formas de interacción y representación

de la respiración; sin embargo, no se ha probado si algunas de estas formas “innovadoras” para

representar la respiración puede ser adecuada para niños –en especial, para niños con autismo.

2.2.3 Aplicaciones para niños

Por último, tenemos los sistemas diseñados para niños, estos sistemas han sido diseñados en forma de

juegos resaltando aspectos de la jugabilidad como lo es la satisfacción, emoción, efectividad, etc.

Chill-Out es una interfaz que permite al usuario usar su respiración para controlar el videojuego comercial

“FrozenBubble” (Figura 8). FrozenBubble es un videojuego que permite al usuario lanzar una burbuja de

color para romper un “panal” de burbujas colgantes que cubren la pantalla. Para romper las burbujas el

usuario debe de agrupar las burbujas por color. Para detectar la respiración se utiliza el sensor torácico

Bioharness. La velocidad de la respiración controla la cantidad de burbujas que el usuario puede lanzar

hacia el panal –por lo tanto, el usuario debe de mantener un patrón de respiración lento y sostenido para

evitar sobrecargar el panal de burbujas. Un estudio de evauación investigó los efectos de la bio-

retroalimentación y su transferencia “a posteriori” del tratamiento. 8 participantes (6 hombres, 3 mujeres)

usaron Chill-Out como tratamiento en comparación con un grupo de control que utlizó FrozenBubble sin

mecanismos de control de respiración, como tratamiento; y otro grupo de control que realizó ejercicios

de respiración profunda, como tratamiento. Los resultados indican que los participantes que utilizaron

19

Chill-Out y practicaron los ejercicios de respiración redujeron su ritmo respiratorio; pero únicamente los

participantes que utilizaron Chill-Out mantuvieron ese ritmo posteriormente. Este estudio puede indicar

que el uso de juegos como sistemas de bio-retroalimentación permite la reducción y la transferencia de

habiliades de respiración profunda(Parnandi et al., 2014).

Figura 8 Juego FrozenBubble (Izquierda) modificado para reaccionar a la frecuencia respiratoria.

Relajación para ganar (Relax to win)(Nacke et al., 2011) es un juego de carreras de dos jugadores en el que

el vehículo del jugador se mueve a una velocidad proporcional a su estado de relajación. La relajación se

deduce del EDA, que se mide a partir de electrodos colocados en las yemas de los dedos.

Cada participante controla un dragón animado en un entorno virtual de carrera, donde el objetivo es

cruzar primero la línea de meta. El juego en sí es visualmente atractivo, pero el valor principal radica en el

hecho de que el nivel de estrés del jugador (medido por su respuesta galvánica de la piel), controla la

acción del dragón.

20

Figura 9 Juego de dragones Relax To Win, dos dragones 3D son contralados por el nivel de estrés del jugador. Si el jugador está relajado, el dragón avanzara más rápido.

El dragón tiene tres "estados" sucesivamente más rápidos: caminar, correr y volar. Si un jugador se relaja,

la resistencia de su piel aumenta y el dragón cambiará al siguiente estado más rápido. Por el contrario, un

aumento en el "estrés" hace que el dragón cambie a un estado más lento.

El resultado final es que el jugador que "se relaja más" sobre el juego llegará primero a la línea de llegada.

Los juegos duran aproximadamente 40 segundos.

Los estudios iniciales mostraron que los niños eran capaces de usar esta retroalimentación en tiempo real

para intervenir en su propio estado afectivo y calmarse. En este estudio en particular se sorprendieron de

la buena aceptación que tuvo el sistema.

Chill-fish es un videojuego controlado a partir de un sensor de respiración externo, este sensor utiliza un

termistor para saber en qué momento se realiza una exhalación. El juego se basa en un mundo 2D

submarino en el que un pez globo (el personaje del jugador) tiene que recoger el mayor número posible

de estrellas de mar en dos minutos. La posición vertical del personaje de pescado se controla mediante la

inhalación y exhalación a través de un pez LEGO físico con electrónica incorporada (Figura 10). Cuando el

jugador respira al pez LEGO, el personaje digital se infla y se mueve hacia la parte superior de la pantalla y

viceversa, como si el jugador estuviera soplando aire directamente en el pez globo virtual. Las estrellas de

mar se sitúan en un sendero de modo que la forma más fácil y cómoda para que el jugador las recoja es

usar una respiración continua de ritmo lento, similar al ejercicio de respiración "Respiración igual" o Sama

Vritti, es decir, inhalar para 5 segundos y exhalar durante 5 segundos continuamente.

21

Figura 10 Juego ChillFish, el objetivo es colectar las estrellas que se encuentran en el camino, dichas estrellas siguen un patrón de respiración (respiración cuadrada).

Este videojuego se probó en un estudio piloto, en donde los jugadores tuvieron un desempeño óptimo

logrando en su mayoría realizar el videojuego. Posteriormente se probó con 12 niños diagnosticados con

TDAH (deficit de atención) dando a conocer algunas limitaciones que había tenido el primer diseño. Estas

limitaciones tenían que ver con el sensor de respiración, el cual presento fallas pues los niños con TDHA

tenían un flujo salival más alto (“escupían más el sensor”). Ocasionando que el sensor dejara de funcionar

al tercer niño. Dichas limitaciones no permitieron obtener resultados satisfactorios, sin embargo es uno

de los pocos videojuegos de bio-retroalimentación diseñados para mejorar la respiración en niños con

TDAH (Sonne & Jensen, 2016).

Este cuerpo de trabajo demuestra que los sistemas de bioretroalimentación con una representación

adecuada pueden tener efectos clínicos positivos en la auto-regulación de la respiración de niños; sin

embargo, los estudios que se realizaron con niños con autismo muestran muchas limitaciones sin efectos

positivos. Esto pone en evidencia la necesidad de explorar otros mecanismos de bio-retroalimentación

innovadores para representar la respiración de niños con autismo.

2.3 Hologramas Interactivos

En los últimos años se han realizado esfuerzos por mejorar la interactividad de la visualización

holográfica(Siang & Mohamed, n.d.). Hasta el momento se han planteado dos formas de interacción, la

primera es el uso el sensores de movimiento como el Leap Motion (Bovier et al., 2016; Figueiredo et al.,

22

2014; Yamada et al., 2018) y la segunda es mediante el uso de tarjetas (Siang et al., 2017;Siang &

Mohamed, 2017.)

Por ejemplo, se diseñó un holograma interactivo para mejorar la experiencia de las personas durante su

visita a un museo (Bovier et al., 2016). El holograma interactivo muestra una reproducción de obras de

arte del patrimonio cultural (Figura 11) y los usuarios pueden rotar las obras o hacer un acercamiento

usando sus manos mediante el uso de un sensor de seguimiento (Leap Motion).

Figura 11 El holograma interactivo muestra obras de arte de manera 3D

Otro ejemplo de holograma interactivo que usa la misma tecnología para la interacción es EduHolo

(Figueiredo et al., 2014). Este holograma interactivo fue diseñado para ayudar a estudiantes de ingeniera

mecánica a visualizar e interactuar con partes mecánicas (Figura 12). EduHolo usa un Leap Motion para

detectar los gestos que los estudiantes hacen con las manos. Los estudiantes pueden hacer que los

modelos se muevan o giren.

23

Figura 12 En la imagen se puede ver como los estudiantes usan las manos para interactuar con el holograma

Los hologramas interactivos que involucran el uso de tarjetas, necesitan que una tarjeta sea colocada en

la base del holograma y una vez detectada se muestra el objeto 3D que tiene asignado. Se ha propuesto

este tipo de interacción para mostrar objetos relacionados con diferentes temas de educación (Figura 13)

(e.g., planetas) a estudiantes (Siang et al., 2017). Con esto se espera que los estudiantes puedan aprender

de una forma más interactiva.

Figura 13 En la base del holograma se colocan las tarjetas y al ser detectadas se despliegan modelos 3D de planetas

24

Un ejemplo más del uso de tarjetas para interactuar con un holograma es BoBoiBoy (Siang & Mohamed,

2017). BoBoiBoy es un juego de cartas que se despliega en un holograma (Figura 14). El usuario puede

interactuar con el holograma colocando cartas de acción, cada carta despliega un personaje con una acción

diferente. En el juego existen 2 tipos de cartas “Aliados” y “Enemigos” si se coloca una carta de cada tipo

los personajes lucharan entre sí.

Figura 14 Ejemplo de como el usuario coloca una tarjeta de acción y al ser detectada se despliega el modelo 3D correspondiente

Estos trabajos muestran que los hologramas interactivos pueden ser usados en diferentes ámbitos y que

se puede interactuar con ellos usando las manos o tarjetas. Sin embargo, la mayoría de los hologramas

interactivos que se han propuesto en la literatura no han evaluado sus potenciales usos. Por lo que se

requieren estudiar casos de uso que muestren la efectividad y utilidad de los hologramas interactivos en

escenarios concretos.

2.3.1 Resumen

En resumen, los sistemas de bioretroalimentación para la respiración son eficaces cuando se presentan

como tipo juego, utilizan interacciones innovadoras y no muestran la información sensada de manera

proporcional (Tabla 1). La investigación en esta área también ha demostrado que el manejo de múltiples

tareas confunde al usuario; por lo que es mejor desarrollar sistemas en un contexto de uso individual.

25

Además, se han explorado diferentes estímulos sensoriales para representar la respiración siendo los más

exitosos las animaciones interactivas y la música. La mayoría de los trabajos utiliza sensores toráxicos para

medir la respiración. Finalmente, pocos trabajos han apoyado las necesidades de niños con autismo que

pueden agregar otros retos asociados al diseño de estos sistemas.

Tabla 2 Aplicaciones que apoyan la disminución de estrés.

Nombre Sensor Sistema Partipantes Respiración

Sonic R. Sensor Torácico Audio 6 (2v,4m) Profunda

BreathTray Sensor Torácico Sistema visual 14 Profunda

R. Periferical Sensor Torácico Sistema visual 13 (9v,4m) estudiantes Periférica

Broncomatic Sensor torácico Toro mecánico 43 Calmada

Moodwings Pulsera Mariposa 11 participantes (8v, 3m) Profunda

Sonic cradle Sensor torácico Cuna x Profunda

Chillout Bioharness Videojuego 9 (7v, 2m) niños Profunda

Chillfish Termistor Videojuego 16 (14v, 2m) niños con TDAH Cuadrada

Relax to win Sensor EDA Videojuego x Profunda

Tabla 3 Taxonomía identificada

Sistemas de retroalimentación de oficina.

Sistemas que presentan la visualización de forma diferente.

Sistemas de retroalimentación para niños.

Sonic R. Broncomatic Chillout

BreathTray Moodwings Chillfish

R. Periferical Sonic cradle Relax to win

26

Capítulo 3 Diseño y desarrollo de Respiración Etérea

En este capítulo se presenta el diseño y desarrollo de Respiración Etérea, un holograma interactivo que

promueve la respiración en niños con autismo. Primero se describen los resultados del estudio contextual

que se realizó con el objetivo de saber cuáles son las técnicas de respiración apropiadas para niños con

autismo. Posteriormente se presenta el proceso de diseño, y finalmente se presenta el prototipo final.

3.1 Estudio contextual

Por 3 meses se siguió una metodología de diseño centrado en el usuario para desarrollar el prototipo:

Respiración Etérea.

3.1.1 Colección de datos

Se realizaron 5 entrevistas semiestructuradas a expertos en el área de meditación y técnicas de respiración

en niños, para conocer que técnicas serían las más apropiadas y los tipos de respiración que pueden

realizar los niños. Posteriormente se realizó una entrevista con un médico pediatra para recolectar

información acerca de: la frecuencia cardiaca, frecuencia respiratoria y las variantes que existen por edad.

Esta información se complementó con un banco de entrevistas que se realizaron a psicólogos,

fisioterapeutas y cuidadoras de niños con autismo que atienden a la clínica Pasitos2. Este banco de

entrevistas se enfocaba a las preferencias visuales y auditivas que tienen los niños con autismo en relación

a los videojuegos.

Posteriormente se revisó literatura relacionada a trabajos en respiración de niños con autismo. Esta

búsqueda estaba enfocada a las preferencias visuales y auditivas que tienen los niños con autismo, y en

encontrar sus limitaciones al interactuar con hologramas interactivos.

2 Pasitos es una clínica-escuela localizada en Tijuana Baja California, en donde 15 maestras psicólogas, tratan a aproximadamente 60 niños con autismo de baja, media y alta funcionalidad.

27

3.1.2 Análisis de datos

El análisis de los datos se realizó de manera cualitativa utilizando técnicas de teoría fundamentada3 (como

codificación abierta y axial); y técnicas de diseño contextual rápido (como diagrama de afinidad4).

3.2 Sesiones de diseño

Para suplementar los resultados del estudio contextual y para especificar el prototipo de Respiración

Etérea (incluyendo su estructura, sensado, mecánicas, visualización, historia, música), se realizaron 12

sesiones de diseño –dos de ellas fueron participativas (Tabla 4). En estas sesiones de diseño participaron

maestras psicólogas que trabajan con niños con autismo, maestras en sesiones de meditación y

respiración, expertos en HCI (por sus siglas en ingles Interacción Humano Computadora) y músicos. Se

utilizaron técnicas de diseño contextual rápido (Holtzblat et al., 2005) en donde se generaron diferentes

prototipos de baja fidelidad que podrían ser una herramienta para promover la respiración en niños con

autismo. El proceso de cada una de las sesiones se explica a continuación.

3 Teoría fundamentada: metodología para generar teoría a partir de datos sistemáticamente capturados y analizados (Corbin & Strauss, 2008). 4 Diagramas de afinidad: técnica que nos permite agrupar citas de acuerdo con su relación entre sí (Beyer & Holtzblatt, 1999)

28

Tabla 4 Detalle de las sesiones realizadas durante el proceso de diseño.

Sesión de

diseño Propósito Resultado Rol (# de participantes)

Respiración

N=2

Elegir una técnica de respiración

apropiada para niños con

autismo.

Asociar una técnica de

respiración a las visualizaciones.

Elección de una técnica de

respiración.

Determinar FC y FR.

Maestras de meditación (2), médicos

pediatras (2).

Visualización

N=5

Analizar las visiones creadas del

prototipo.

Proponer visiones con respecto al

prototipo.

Múltiples visualizaciones

factibles para el prototipo.

4 categorías de visualizaciones.

Estudiantes de ciencias de la

computación (2), experta en IHC y

Ubicomp (2), diseñadores gráficos (2),

niños de preescolar (10).

Sonido

N=2

Elegir los sonidos para la

sonificación de la respiración.

Elegir sonidos para el resto del

juego.

Sonidos para la sonificación de

la respiración.

Sonidos de recompensas y

fondo.

Experto en música (1), experta en IHC y

Ubicomp (1), estudiante en ciencias de

la computación (1).

Representación

N=3

Proponer representaciones con

múltiples formas de interacción

para representar la respiración.

Analizar ventajas y desventajas.

Analizar su factibilidad.

4 visiones de posibles

representaciones.

Análisis de la factibilidad de

cada visión en términos de sus

ventajas y desventajas.

Expertas en niños con autismo (4),

experta en IHC Ubicomp (2), experta

en psicología (1), estudiante en

ciencias de la computación (1).

3.2.1 Sesión 1: Presentación del diagrama y generación de idea

Al inicio de la primera sesión, se realizó una presentación del proyecto y se trabajó con los expertos para

crear la primera versión de un prototipo que promueva la respiración. Se puso especial énfasis en tomar

en cuenta las estrategias de cuidado actuales que se utilizan al trabajar con niños con autismo.

Posteriormente se discutió el diagrama de afinidad para que todos los participantes tuvieran el mismo

conocimiento del problema y estrategias utilizadas para promover la respiración en niños con autismo.

29

Figura 15 Maestras y psicólogas de la clínica Pasitos divididas en dos en equipos para la creación de visiones.

Posteriormente se dividieron los participantes en dos equipos distribuidos equitativamente con expertos

en HCI, psicólogas y maestras de niños con autismo (Figura 15). Cada equipo realizó diferentes visiones

que podrían fomentar la respiración en los niños con autismo. De estos equipos surgieron 5 prototipos de

baja fidelidad (Figura 16).

Figura 16 Visiones creadas por los dos equipos multidisciplinarios

30

Cada equipo presentó sus prototipos finales. Y todos los participantes de la sesión votaron para elegir uno

de los prototipos. Cada participante en la reunión contaba con dos votos: dos a favor y un voto en contra.

Estos votos se podían distribuir como se deseará entre los prototipos propuestos. El prototipo ganador fue

el de la fuente holográfica (Tabla 5).

Tabla 5 Conteo de votos por visión.

Visión Descripción Votos positivos Votos negativos

Pingüino que respira Peluche mecánico que se inflaba y desinflaba según la respiración

1 voto 3 votos

Rana imitadora Juego serio en donde una rana modelaba la respiración del niño

3 votos 2 votos

Cinturón brillante Cinturón con luces led que cambian según la respiración del niño

1 voto 2 votos

Fuente Holográfica Holograma interactivo de una fuente que modifica su altura e intensidad tomando en cuenta la respiración del niño

9 votos 0 votos

Ranita apachurrable Rana de peluche anti-estrés que modela una técnica de respiración

2 votos 1 voto

Por último, se realizó una lluvia de ideas para mejorar la propuesta de la fuente holográfica en donde

surgieron las siguientes características:

El tamaño del holograma debe de ser lo suficientemente grande para una visualización adecuada.

Preferentemente tener colores llamativos y luminosos.

Una historia para mantener el interes del niño.

Usar sonidos de instrumentos o de naturaleza.

3.2.2 Sesión 2: Especificación del holograma y herramientas para el sensado de la

respiración

Se realizó una sesión para especificar las características del prototipo de la fuente holográfica incluyendo

su tamaño, el sensor de respiración y materiales.

31

Tamaño: Para definir el tamaño del holograma se realizaron 3 prototipos de media fidelidad (Figura 17).

Los prototipos utilizaban como fuente de despliegue un celular y una tableta de diferentes tamaños. Se

utilizaron fuentes de despliegue heterogéneas para observar los diferentes tamaños de visualización e

identificar las ventajas de cada uno de ellos.

Tomando en cuenta las dimensiones de visualización y el campo de visión, se eligió que el holograma

tuviera un tamaño de (19cm x 28cm x 21cm) –estas medidas se ajustan a las dimensiones de una tableta

Samsung Galaxy note 10.1.

Sensor: Para el sensor de respiración se exploró la posibilidad de utilizar el dispositivo comercial (Spire

Stone5) y un reloj inteligente (Asus ZenWatch 26). El dispositivo Spire se descartó ya que no permite extraer

los datos de la respiración a un nivel de detalle adecuado. Por lo tanto, se optó por utilizar el reloj. El reloj

actúa como sensor que se instala en la cintura del usuario. Se utiliza el acelerómetro del reloj para medir

la expansión del diafragma a través del estómago. Este sensor mide cuando se expande o se contrae el

estómago detectando en una inhalación y exhalación, respectivamente.

Material: Se acordó que el material de la fuente holográfica debe ser de un material firme, seguro para

niños, y resistente a posibles golpes o caídas. Se propuso que fuera de madera lisa y utilizar acrílico como

cristal reflejante –ya que es 10 a 20 veces más resistente que el vidrio. Se propuso hacer un marco externo

con piezas de lego para mejorar la estética del holograma y hacerlo más colorido.

5 https://spire.io 6 Se eligió trabajar con el reloj, dada su practicidad en cuanto a tamaño (1.9cm x 1.6cm x 0.43cm) y su

facilidad para la extracción de datos –se pueden enviar por medio de Wifi o Bluetooth.

Figura 17 Prototipos iniciales del Respiración Etérea

32

3.2.3 Sesión 3: Mecánica de la respiración

Posteriormente, se realizó una sesión de diseño para definir los ejercicios de respiración que podían

practicar los niños con autismo. Se describieron las técnicas de respiración y se eligió la respiración

diafragmática pues presenta mayores beneficios en comparación con las demás (Tabla 1).

Se eligió utilizar como técnica de respiración el pranayama Sama Vritti, ya que es una técnica simple y una

de las más utilizadas en la literatura de estudios sobre relajación (Udupa et al., 2003). Además, permite

agregar complejidad variando la cantidad y el tiempo de la inhalación, exhalación y retenciones. El término

sánscrito pranayama significa ‘control de la respiración’ que consiste en respirar la misma cantidad de

tiempo durante la inhalación y la exhalación con (ver Figura 19 izquierda) o sin (Figura 19 derecha)

retenciones de aire. Estas variaciones de complejidad en la respiración podrían potencialmente agregar o

reducir la dificultad del sistema; sin embargo, por tiempo se acordó simplificar el sistema a un solo nivel

de dificultad.

En esta sesión también se acordó que Respiración Etérea debía tener:

Sonidos para relajar al niño.

Una visualización que sirviera como guía para que el niño pudiera controlar su respiración.

Proporcionar estructura dividiendo las actividades en 4 bloques de respiración con el fin de evitar un

posible efecto de mareo en el niño. Se acordó una duración de un minuto y medio por bloque para un

Respiració n cuadrada

Inhalación

3 segundos

Exhalación

3 segundos

Respiració n cuadrada

Inhalación

3 segundos

Exhalación

3 segundos

Retención

3 segundos

Retención

3 segundos

Figura 18 Izquierda Respiración cuadrada Sama Vittri incluyendo retenciones. Derecha Respiración cuadrada Sama Vittri sin incluir retenciones.

33

tiempo total de 6 minutos. Los expertos indicaron que estos 6 minutos son suficientes para

potencialmente lograr una disminución en la frecuencia cardiaca de los niños.

3.2.4 Sesión 4: Visualizaciones

Se realizaron dos sesiones para identificar las visualizaciones del holograma y las guías para representar la

respiración.

Especificando las guías holográficas

Se propusieron tres guías diferentes (Figura 19). En la primer guía se propuso mostrar la respiración de

forma cuadrática (Figura 19-1) –es decir, una inhalación dibujaría las caras del cuadrado y una exhalación

las despintaría. La segunda guía propuesta fue una guía circular (Figura 19-2), que siguiendo el sentido del

reloj y para completar un círculo completo, una inhalación dibujaría un medio círculo izquierdo de arriba

hacia abajo, y la exhalación dibujaría un medio círculo derecho de abajo hacia arriba. Por último, se

propuso una tercera guía (Figura 21-3) como una barra horizontal degradada la cual aumenta su tamaño

y color con la inhalación y lo disminuye en la exhalación.

Después de reflexionar sobre las ventajas y desventajas de las tres visualizaciones propuestas, los expertos

eligieron la guía circular ya que era una visualización más simple, facilitaba la asociación de la inhalación y

1

2 3

Figura 19 Guías propuestas en las sesiones de diseño (1.- guía cuadrada que se expande o se encoje, 2.- guía circular que rota en su eje, 3.- guía en forma de barra que aumenta o disminuye su tamaño).

34

exhalación con los movimientos corporales (se realiza un ciclo), era más fiel a la representación del

pranayama, y era lo suficientemente flexible para agregar complejidad en el futuro.

Posteriormente se integró la visualización con los tiempos que se eligieron para el Pranayama SamaVitri.

Se estableción que si la duración de la inhalación o exhalación fuera menor a 3 segundos los círculos se

dibujarían de manera parcial creando un efecto de un círculo incompleto.

Especificando las animaciones

En la segunda sesión, se propusieron diferentes animaciones que resultaran atractivas para los niños

(además de la fuente de agua, Figura 20). Se acordó que las animaciones “crecerían” cada vez que el niño

realizara una respiración completa –es decir, una inhalación seguida de una exhalación con una duración

de 3 segundos respectivamente. Esta sesión se realizó en un preescolar llamado “Los amigos de Bunny”,

en Puebla, México. En esta sesión participaron 15 niños de preescolar (8 niños y 7 niñas, edad promedio =

7.3).

El procedimiento de esta sesión fue el siguiente:

Se realizó una pequeña presentación para generar confianza en los niños y lograr que participaran

activamente en toda la sesión.

Se realizaron 2 ejercicios de respiración, el instructor levantaba las manos mientras inhalaba por 3

segundos y bajaba las manos para exhalar por 3 segundos (este ejercicio se realizaba usualmente en

el preescolar).

Después de realizar los ejercicios, se les pidió a los niños que dibujaran como se imaginaban su

respiración en figuras, formas, cosas y movimientos. Después de dibujar, se les dio una paleta por su

colaboración y se les llevo a su salón de clases.

Los dibujos se catalogaron en: medios de transporte, naturaleza, imágenes abstractas, caricaturas (Ej.

Barcos que se deslizan arriba y abajo, mariposas que suben y bajan, rayos de colores, etc).

35

3.2.5 Sesión 5: Historia

Durante esta sesión se realizó nueva categorización de los elementos que los niños propusieron en la

sesión anterior (Tabla 6). Se re-agruparon y subdividieron los elementos en función a los elementos de la

naturaleza: agua, fuego, tierra y aire. Y se propuso una historia relacionada con el control de estos cuatros

elementos.

Tabla 6 Reagrupación por elementos de la naturaleza de los dibujos realizados por los niños del prescolar.

Objetos Abstractos Medios de transporte Animales

Agua Fuente Manguera

Gotas Vapor Remolino

Submarino Canoa

Pulpo Medusa

Tierra Árbol Piedras Montaña

Fantasma Brinca brinca Rana Conejo Canguro

Fuego Volcán Chimenea Vela

Fuego Bolas de fuego Chispas

Cohete Dragón Fénix

Aire Papalote Globo Burbujas

Hojas Estrellas Fuegos artificiales

Helicóptero Globo Platillo

Mariposa Pájaro Abeja

Figura 20 En la imagen se muestra de lado izquierdo los niños dibujando como se imaginaban su respiración, del lado derecho se muestran los dibujos realizados que posteriormente se agruparon en una tabla.

36

La historia que se propuso plantea pedirle ayuda al niño para salvar al mundo logrando el equilibrio de los

cuatro elementos de la naturaleza. El niño tiene que practicar su respiración para controlar los elementos

que están desequilibrados en el templo de agua, fuego, aire y viento. Una vez que el niño controle los

elementos de cada templo se restablece el equilibrio del mundo. Los elementos que el niño controla en

cada templo son las representaciones propuestas por los niños que incluyen objetos, cosas abstractas,

medios de transporte y animales. Por ejemplo, en el templo de agua se puede controlar una fuente, gotas

de agua, un submarino y una medusa. Estas representaciones permiten tener una diversidad de elementos

que el niño pudiera controlar y así mantener el enganche en futuras sesiones.

Para facilitar el entendimiento de la historia se propuso un personaje llamado Akhi que sirve como un gurú

de guía. Akhi le muestra al niño como tiene que hacer las respiraciones para lograr el equilibrio del mundo.

Se sugirió que este personaje tuviera un aspecto infantil y de tipo caricatura dada las preferencias de los

niños (Figura 21).

Figura 21 Historia propuesta: 1.- El mundo ha perdido su equilibrio el niño debe recuperar con su respiración, 2.- Debe lograr un equilibrio en el elemento para lograr el control, 3.- Cuando se logra el equilibrio de los 4 elementos se logra salva el mundo.

3.2.6 Sesión 6: Música y sonidos de apoyo

Con ayuda de un experto en música se definieron los sonidos de la respiración y recompensas del

holograma.

Primeramente, se sugirió mantener una correspondencia entre la animación que muestra el holograma y

el sonido de la música de fondo. Por lo que se diseñaron sonidos de agua, viento, fuego y aire. El sonido

de la música de fondo cambiaría conforme se cambia el objeto a controlar. Por ejemplo, si el niño se

encuentra en el templo de agua controlando una fuente la música de fondo se escucharía como gotas de

agua. Cuando el niño inhala, el volumen del sonido aumenta; y cuando exhala el volumen disminuye.

37

También se propuso agregar un sonido relajante que funcionaría como un “pulso” para guiar la inhalación

y exhalación del niño. Se propuso utilizar una melodía que asemeje los latidos del corazón con una

frecuencia de 60 golpes por minuto (BPM por sus siglas en beat per minute).

Finalmente, se propuso utilizar un sonido de campana para proporcionar una recompensa al niño cada vez

que complete una inhalación o exhalación de manera correcta –una inhalación o exhalación correcta es

aquella con una duración de 3 segundos. Se propuso agregar este sonido de manera sutil para no afectar

su armonía con los otros sonidos.

De manera general la integración de todos los sonidos se asemeja a un sonido de agua, viento, fuego, o

aire que se oye de manera continua como música de fondo, y un sonido de campanas cada 3 segundos

(Figura 22).

3.2.7 Retroalimentación del juego

Durante esta sesión de diseño se les mostró a las maestras de la clínica pasitos el prototipo de Respiración

Etérea. Se les explicó a detalle la especificación de las actividades y el diseño final del prototipo (Figura

23). Además de comentar aspectos de la estructura del holograma (firmeza, seguridad, posición). Para

finalizar, se realizó una lluvia de ideas donde las maestras expresaron sus opiniones acerca del diseño y

dieron sugerencias para mejorar el prototipo.

Inhalación Exhalación

Recompensa

Música

Figura 22 Sonidos sugeridos para la integración en el holograma (Música base, sonido de recompensa, sonido de elemento).

38

Figura 23 Holograma presentado a la maestras para su retroalimentación.

Las sugerencias de las maestras incluyeron mejoras en la estructura, las instrucciones y las ayudas del

prototipo. Se sugirió quitar las piezas de lego de la estructura del juego pues podrían representar una

distracción para los niños durante la sesión. Se solicitó que el personaje de Akhí proporcionara

instrucciones verbales y modeladas para guiar la respiración utilizando palabras sencillas y frases cortas

(Ej. Respira, Inhala, Exhala, Respira lento). Se solicitó que las ayudas verbales se proporcionaran en cada

respiración; mientras la ayuda modelada se ofreciera entre cada uno de los bloques.

3.3 Diseño del prototipo final de Respiración Etérea

Como resultado final del estudio contextual y las sesiones de diseño, se desarrolló el holograma interactivo

“Respiración etérea”. Respiración etérea es un prisma de acrílico en forma de pirámide de 28 x 19 x 21 cm

montado sobre una base de madera que utiliza la respiración de los niños para controlar animaciones

holográficas. Respiración etérea usa sonidos de la naturaleza para sonificar la respiración de los niños.

Respiración etérea cuenta con una historia de aventura que demanda la resolución de cuatro retos

mediante la práctica de ejercicios de respiración utilizando la técnica de Samma Vitri. El usuario debe usar

un cinturón que embebe un reloj inteligente para inferir sus inhalaciones y exhalaciones mediante el

monitoreo de los movimientos de su estómago.

39

3.3.1 Dinámica de Respiración Etérea

La dinámica de Respiración etérea sigue la estructura de la imagen (Figura 24). Primero se presenta un

bloque de introducción, en donde el personaje Akhi explica la narrativa y propósito del holograma (en la

siguiente sección de específica este bloque a detalle). Posteriormente se presenta un bloque de

entrenamiento, donde Akhi modela la respiración y explica el funcionamiento del holograma. Después se

presentan 4 bloques de actividad –uno por cada uno de los templos de agua, aire, fuego y viento. El

objetivo de cada bloque es realizar 15 respiraciones con inhalaciones y exhalaciones de 3 segundos por

1.5 minutos. Entre cada bloque se muestra un bloque “de descanso” en donde sale Akhi y le da una

instrucción verbal al niño (Ej. “¡Lo has hecho bastante bien! ¡No te olvides de respirar!”). Posteriormente

el personaje vuelve a modelar la inhalación y exhalación. Por último, se presenta una animación de fuegos

artificiales, aplausos y mensajes positivos como recompensa.

Figura 24 Dinámica del juego Akhi y los 4 elementos.

3.3.2 Historia

La historia de Akhi y los 4 elementos es una historia tipo aventura, la cual consiste en controlar los

elementos de la naturaleza, representados por cuatro templos, para restablecer el equilibrio del mundo.

Los elementos se controlan con la respiración del usuario.

Al inicio, Akhi explica que unas energías negativas que rodean al mundo lo han desequilibrado (Figura 25).

Akhi pide al niño que realice respiraciones para restablecer el equilibrio del mundo.

40

Enseguida, Akhi modela una respiración (en la sección 3.3.3 se explica a detalle). Y le muestra al niño que

debe inhalar durante 3 segundos para expandir su diafragma y capturar todo el aire posible (Figura 25-1).

Después Akhi exhala durante 3 segundos para sacar el aire almacenado en su diafragma lentamente

(Figura 25-2).

Akhi le explica al niño que para restablecer el equilibrio del mundo debe de controlar los elementos

disponibles en el templo de agua, juego, viento y tierra (Figura 27-3). Al lograr el equilibrio en cada templo

se consigue una medalla como recompensa. Estas medallas representan los templos equilibrados y

muestran el avance del niño en la actividad (Figura 27-4).

Figura 26 Personaje Akhi realizando el modelado de la respiración (de lado izquiero la inhalación, de lado derecho la exhalación).

1 2

Figura 25 Introducción (1.- Pantalla de carga del holograma, 2- Personaje Akhi explicando que el mundo ha perdido su equilibrio).

41

Al finalizar las respiraciones de los 4 templos se muestran las medallas recolectadas y fuegos artificiales

(Figura 28-6). Finalmente, Akhi muestra al niño que el planeta tierra se encuentra a salvo (Figura 28-5).

Akhi termina la historia recalcando la importancia de la respiración y de mantenerse en calma en

situaciones de estrés.

3.3.3 Escenario de uso y mecánica de la respiración.

Para ejemplificar el uso y mecánica de Respiración Etérea se presenta el siguiente escenario de uso.

Any es una niña de 7 años diagnosticada con autismo de baja funcionalidad. El día de hoy Any se encuentra

jugando con sus compañeros en el jardín de la escuela. Daniel, un compañero de Any se encuentra jugando

5 6

Figura 28 Final del juego (5.- Akhi mostrando que se ha logrado el equilibrio del mundo, 6.- Fuegos artificiales por haber concluido los 4 niveles).

3 4

Figura 27 Templos y medallas (1.- Akhi muestra los 4 templos en donde se debe lograr el equilibrio, 2- Medallas conseguidas después de terminar su respectivo nivel)

42

con una pelota en el mismo jardín. Daniel sin darse cuenta arroja la pelota al aire y golpea a Any por la

espalda. Any se molesta y comienza a mostrar gestos de querer pegarle a Daniel. La maestra de Any se da

cuenta de la situación y lleva a Any a la sala de relajación para evitar un comportamiento desafiante por

parte Any.

Any llega a la sala de relajación molesta y una frecuencia cardiaca elevada, esto como consecuencia de la

molestía que le ha causado el golpe con el balón. La maestra le coloca el cinturon sensor a Any en el

abdomen y le pregunta si quiere jugar un juego. Any, aún molesta, hace caso omiso a la instrucción por

parte de la maestra.

La maestra inicia Respiración Etérea y automaticamente capta la atención de Any por las luces y sonidos

emitidos. En la pantalla de Respiración Etérea aparece Akhi <<El personaje guía>>, Akhi le muestra a Any

como es que tiene que hacer las respiraciones para conseguir el equilibrio del mundo. Akhi le explica que

tiene que mover la figura izquierda (mitad del círculo izquierdo) al hacer una inhalación y la parte derecha

(mitad del círculo derecho) mientras hace una exhalación (Para lograr que cada parte se mueva, es

necesario inhalar o exhalar por un determinado tiempo). Posteriormente Akhi le explica que para llegar a

la meta es necesario inhalar o exhalar durante 3 segundos (Este tiempo es el mismo para la inhalación y

exhalación, respetando así la respiración cuadrada).

Any comienza a tratar de controlar la guía del holograma. Al inicio le cuesta un poco de trabajo mantener

la inhalación y la exhalación durante el tiempo establecido. Sin embargo, conforme avanza a traves de los

niveles, Any logra mejor control de su respiración. En el cuarto nivel Any ha dominado y comprendido

como es que se mueven las guías del holograma, logrando hacer que casi todas sus respiraciones sean de

6 segundos.

Al terminar, Any se siente más calmada, relajada y su frecuencia cardiaca a disminuido (consecuencia de

las respiraciones hechas en la sesión). La maestra le quita el sensor a Any y le pregunta como es que se

siente. Any le contesta que se siente bien y se incorpora a sus actividades.

43

3.4 Implementación de Akhi y los 4 elementos

3.4.1 Arquitectura

Los dispositivos de hardware que conforman a Respiración Etérea son: una tableta Samsung Galaxy Tab

10.1 (Figura 29) con sistema operativo Android 4.4 y un procesador de 1.2 Ghz Quad-core; un reloj

inteligente Asus Zenwatch con sistema operativo Android Wear y procesador Qualcomm Snapdragon 400;

y un teclado inalámbrico modelo Logitech Mk220. Akhi y los 4 elementos se desarrolló en Unity7 con

lenguaje C# y JavaScript. Unity es un motor de videojuegos creado por Unity Technologies y utilizado

comúnmente en la creación de videojuegos y contenidos 3D interactivos. Unity ofrece múltiples

funcionalidades y material para el desarrollo de videojuegos.

Unity ofrece un amplio soporte para agregar medios multimedia en su desarrollo. Por ejemplo, Akhi y los

4 elementos cuenta con un sistema de partículas el cual se controla por los datos recibidos del reloj,

controladores de audio que permiten agregar sonidos de una manera sencilla y con un amplio soporte en

plugins para el control de dispositivos.

7 https://unity3d.com/es

28 cm.

19 cm.

21 cm.

Prisma reflector

Tableta que

contiene el juego

Figura 29 Estructura física del holograma interactivo.

Estructura protectora

44

Respiración Etérea tiene 4 componentes que interactúan entre si para controlar las animaciones del y las

guías del holograma con la respiración del usuario (Figura 30).

Editor: Su función principal es leer los datos capturados del acelerómetro del reloj y comunicarlos a la

tableta. Este componente se mantiene a la espera de la tableta para iniciar.

Estimador: Se encarga de recibir y procesar los datos de la tableta para posteriormente mandarlos al

juego. Infiere si los valores recibidos corresponden a una inhalación o exhalación. El algoritmo para la

detección de la respiración es muy simple. La idea central es que la inhalación y exhalación provocan

movimientos en el estómago del individuo, por lo que se calcula la distancia recorrida por el

acelerometro. Después de filtrar la señal y remover la gravedad, se calcula la distancia. Si la distancia

es positiva y menor a un valor definido de manera empírica se infiere que el usuario esta inhalando, si

es negativa entonces el usuario esta exhalando.

Juego: Se encarga de manejar la narrativa, control y generación de archivos (logs), y de mandar que

visualizaciones y sonidos se deben de mostrar en el holograma

Visualizador: Modifica las visualizaciones del holograma.

Sintetizador: Modifica los sonidos del holograma.

Figura 30 Diagrama de despliegue del Respiración Etérea.

45

El proceso de Respiración Etérea comienza cuando el usuario ejecuta el componente de <<juego>> e inicia

la aplicación. El componente <<estimador>> que se ejecuta en la tableta manda una señal al <<lector>>

en el reloj inteligente el cual se activa y se mantiene en modo de espera. El <<lector>> del reloj inteligente

captura los datos del acelerómetro y los manda al <<estimador>> en la tableta por vía Bluetooth. El

<<estimador>> de la tableta comunica al <<juego>> la identificación de una inhalación o exhalación. El

<<visualizador>> actualiza las animaciones y la guía holográfica; y el <<sintentizador>> actualiza los

sonidos.

3.5 Conclusiones

En este capítulo se presentó el proceso de desarrollo de Respiración Etérea, un holograma interactivo que

promueve la respiración cuadrada en niños con autismo. Durante el proceso de diseño se contó con la

participaron de un equipo multidisciplinario en donde participaron: maestras psicólogas de niños con

autismo (4), expertas en terapias de meditación y respiración (2), expertas en interacción, expertos en

medicina y el área de la salud (2), humano computadora (2), y un experto en música (1).

Se desarrolló el holograma interactivo “Respiración etérea”. Respiración etérea es un prisma de acrílico

en forma de pirámide de 28 x 19 cm montado sobre una base de madera que utiliza la respiración de los

niños para controlar animaciones holográficas. Respiración etérea usa sonidos de la naturaleza para

sonificar la respiración. Respiración etérea cuenta con una historia de aventura que demanda la resolución

de cuatro retos mediante la práctica de ejercicios de respiración utilizando la técnica de Samma Vitri. El

usuario debe usar un cinturón que embebe un reloj inteligente para inferir sus inhalaciones y exhalaciones

mediante el monitoreo de los movimientos de su estómago. La tableta recibe y procesa los datos para

actualizar las animaciones del holograma. Estas animaciones se reflejan en un acrílico en forma de

pirámide para dar la impresión de un elemento etéreo de tres dimensiones.

En esta sección se encontró que un juego que promueva la práctica de la respiración para niños con

autismo, tiene que tener las siguientes características:

Una historia de aventura para mantener el enganche del niño

Correspondencia de los estímulos visuales y audibles con los movimientos del niño

Elementos para sonificar de la respiración

46

Capítulo 4 Evaluación de Respiración Etérea

En este capítulo se presentan las actividades que se llevaron a cabo para la evaluación de Respiración

Etérea incluyendo una prueba piloto y una evaluación en sitio.

4.1 Prueba Piloto

La prueba piloto se realizó en el Centro de investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada

(CICESE) con la finalidad de conocer el desempeño de Respiración Etérea en condiciones controladas

(Figura 31). En esta prueba se puso especial atención en posibles problemas que pudieran tener los

participantes con la mecánica de respiración del juego (asociación inhalación y exhalación), observar la

facilidad de interacción, y encontrar posibles problemas con la calibración del sensor. Además, se realizó

un análisis preliminar de los datos capturados para saber si era posible identificar de manera automática

las inhalaciones y exhalaciones de los participantes.

En el estudio, participaron 4 estudiantes de ciencias de la computación de CICESE (ver Tabla 7). Durante la

prueba se les pidió a los participantes que realizaran una sesión de respiración utilizando Respiración

Etérea.

Figura 31 Estudiante de computación utilizando el Respiración Etérea en prueba piloto.

47

Tabla 7 Datos de los participantes del estudio piloto

Participante Edad Sexo

1 25 Hombre

2 26 Mujer

3 26 Hombre

4 29 Mujer

La prueba piloto presentó las siguientes consideraciones a tomar en cuenta en el estudio en sitio:

Calibración del sensor: El rango de respiración es diferente entre individuos. Por lo tanto, se debe de

calibrar la sensibilidad del sensor de acuerdo a las capacidades de cada individuo.

Visualización más grande: Dos de los participantes comentaron que las animaciones holográficas eran

muy pequeñas.

Posición de Respiración Etérea: La estatura de los participantes afectaba su campo de visión por lo

que se requirió agregar diferentes plataformas para modificar la altura de respiración Etérea. Se

sugirió diseñar diferentes plataformas para poder ajustar la altura del holograma en función a la

estatura del niño.

Curva de aprendizaje: Los participantes lograron una buena asociación entre su respiración y el

movimiento de las visualizaciones de Respiración Etérea –es decir, lograron identificar como utilizar

su inhalación y exhalación para mover el eje izquierdo y derecho, respectivamente. Sin embargo, esto

llevo un tiempo de aprendizaje de 15 segundos en promedio.

Control adecuado de la respiración: Los participantes lograron completar los 4 bloques de respiración

propuestos sin ningún tipo de complicación. De esta prueba surgieron archivos que contenían los

valores de acelerómetro de los cuales se pudieron extraer las respiraciones de manera correcta.

Control del dispositivo: Durante la prueba piloto se percibió incomodidad al cambiar los niveles de

manera manual tanto para los participantes como para el instructor, ya que el instructor tenía que

cambiar de la fase de entrenamiento a la narrativa presionando manualmente un botón en la pantalla

interponiéndose entre el holograma y el participante. El tiempo en el que se cambiaba de nivel

manualmente era de aproximadamente 10 segundos, lo que ocasionó que en 2 ocasiones los

participantes perdieran el hilo de la narrativa.

48

Posterior al desarrollo de esta prueba y tomando en cuenta sus resultados, se realizaron las siguientes

correcciones en Respiración Etérea:

Calibración: Se agregó una sección de calibración donde el instructor puede modificar la sensibilidad

del sensor para la detección de las inhalaciones y exhalaciones.

Visualización: Se hicieron más grandes y se resaltó el color de las animaciones.

Posición de Respiración Etérea: Se agregaron cajas como “plataformas removibles” para permitir

modificar la altura de Respiración Etérea en función de la estatura del usuario.

Control del dispositivo: Se agregó un control externo a Respiración Etérea en donde el instructor

puede de manera manual cambiar, cancelar, modificar la sensibilidad del sensor, así como detener la

ejecución de la narrativa en cualquier momento. Esto se realiza a través de un teclado inalámbrico por

medio de señal Bluetooth.

4.2 Estudio en sitio

Posteriormente, se realizó una evaluación en sitio en la Clínica Pasitos con la finalidad de evaluar la

capacidad de Respiración etérea en la disminución de la frecuencia respiratoria y cardiaca de niños con

autismo.

4.2.1 Procedimiento

Para este estudio los participantes realizaron 2 sesiones de respiración en dos condiciones:

Condición de guía de papel: El niño debe realizar las respiraciones utilizando una guía de papel

(Figura 32-). Esta guía simula un reloj incluyendo un círculo y una manecilla. El niño debe de seguir

la manecilla mientras realiza respiraciones. Cuando la manecilla sube el niño debe inhalar y

mientras baja el niño debe exhalar. En esta sesión se contó con un instructor de manera presencial

quién era el encargado de mover las manecillas manualmente.

49

Condición Respiración Etérea: El niño debe de realizar las respiraciones utilizando Respiración

Etérea (Figura 32). El niño debe de mover los anillos del holograma con su inhalación y exhalación

para obtener la recompensa. Si el niño tiene movimientos atípicos que generen ruido en el sensor,

el instructor encargado funcionando como “Mago de Oz” manualmente controla la guía.

El tiempo total de la sesión en ambas condiciones es de 6 minutos dividida en 4 bloques de 1.5 minutos

cada uno. Ambas condiciones se realizaron en el mismo lugar. El instructor presente en ambas condiciones

proporcionaba al niño ayudas verbales, gestuales o modeladas en caso de ser necesario.

Con el fin de agilizar las actividades e interrumpir en menor medida las actividades de los niños, las

sesiones se dividieron en dos días. Cada niño realizaría una sesión por día –para un total de 10 niños por

día (Tabla 8).

Para cada sesión se dirigía a los niños al aula donde se encontraban instalados los materiales del estudio.

Al inicio y final de cada sesión se medía la frecuencia cardiaca de los niños. Posterior a esto, los

participantes realizaban un entrenamiento de un minuto para familiarizarse con la guía de papel y con

Respiración Etérea.

Figura 32 1.- Niño realizando respiración en una sesión con guía de papel. 2.- Niño realizando sesión con holograma interactivo.

1 2

Tabla 8 Calendario de actividades realizadas para el reclutamiento, sensibilización y evaluación.

50

Durante las sesiones estuvo presente una estudiante de IHC y una de las maestras de los niños, con la

finalidad de observar el desarrollo de la terapia y el desempeño de los niños. Al finalizar las sesiones se les

obsequiaba a los niños una calcomanía y una paleta por haber concluido el estudio. Finalmente, la maestra

los llevaba a su salón correspondiente.

En algunas sesiones no se pudo contar con la asistencia de una maestra, sin embargo, el procedimiento

era el mismo y al final se les mostraron los videos de los niños en las terapias a las maestras que no

pudieron acompañarlos.

4.2.2 Hipótesis

Las hipótesis que guían esta investigación son las siguientes:

H1: El número de respiraciones totales es menor con Respiración Etérea en comparación con las

guías de papel.

H2: La duración de la inhalación y la exhalación promedio es mayor utilizando Respiración Etérea

en comparación con las guías de papel.

H3: El promedio de la respiración completa (Inhalación / exhalación) es mayor utilizando

Respiración Etérea en comparación con las guías de papel.

4.2.3 Participantes

En la evaluación participaron 20 niños con autismo de 6 a 12 años de edad de baja y media funcionalidad,

sin problemas respiratorios y no medicados (Edad promedio = 7.6, ver Tabla 9 ).Todos los participantes

asisten a la clínica-escuela Pasitos. Además, se contó con la colaboración de 5 maestras psicólogas de la

misma institución quienes estuvieron de forma presencial en las sesiones (tradicional y Respiración

Etérea). Las maestras estuvieron en las sesiones para observar la respuesta por parte de los niños, su

aceptación, el diseño de las sesiones, y el uso de las herramientas, entre otros. Todas las maestras

51

contestaron el cuestionario de usabilidad como “proxies” (se especifica más adelante) a las respuestas de

los niños al final de la evaluación.

Tabla 9 Datos demográficos de los participantes

# Genero Edad Nivel de funcionalidad.

Condición # Genero Edad Nivel de funcionalidad.

Condición

1 H 7 Alta 1 y 2 11 H 12 Media 1 y 2

2 H 6 Media 1 y 2 12 M 12 X 1 y 2

3 H 7 Media 1 y 2 13 H 10 Media 1 y 2

4 H 7 Media 1 y 2 14 H 7 X 1 y 2

5 H 8 Media 1 y 2 15 H 8 Media 1 y 2

6 H 7 Media 1 y 2 16 M 7 Media 1 y 2

7 H 8 Media 1 y 2 17 M 11 X 1 y 2

8 M 9 X 1 y 2 18 H 9 Media 1 y 2

9 M 10 Media 1 y 2 19 H 7 Media 1 y 2

10 H 7 Media 1 y 2 20 H 7 X 1 y 2

Antes de iniciar el estudio se organizó una reunión con los padres de los niños para explicarles el estudio,

el prototipo, solicitarles su permiso de participación y resaltar los potenciales riesgos y beneficios. Los

padres firmaron el formato de consentimiento (anexo 5) en nombre de sus hijos aceptando participar en

el estudio y compartir videos y fotografías de la investigación

4.2.4 Colección de datos

Durante el estudio se recolectaron los siguientes datos:

Videos. Las sesiones para ambas condiciones se video grabaron con una cámara colocada a 1 metro de

distancia aproximadamente. Además, se tomaron fotografías sobre la instalación y el uso del sistema. El

52

tiempo total de grabación fue de 432 minutos (7.2 horas) –estos videos incluyen la toma de frecuencia

cardiaca, la instalación del sensor de respiración, el tiempo de entrenamiento y los bloques de respiración.

Frecuencia cardiaca. Los datos de la frecuencia cardiaca se tomaron usando un Oximetro (ChoiceMMed)

manual. A cada niño se le tomo la frecuencia cardiaca al iniciar y al concluir las terapias (Tabla 10). A uno

de los niños no se le pudo tomar la frecuencia cardiaca en la sesión con Respiración Etérea por problemas

de movimiento, ya que se quitaba el dispositivo.

Tabla 10 Frecuencia cardiaca tomada antes y después de cada sesión (Respiración Etérea, Tradicional)

Respiración Etérea

Tradicional

# Ritmo cardiaco

antes Ritmo cardiaco

después Ritmo cardiaco

antes Ritmo cardiaco

Después

1 114 113

101 116

2 100 100

71 95

3 115 108

105 118

4 85 76

112 119

5 100 100

138 129

6 80 75

112 112

7 65 63

88 90

8 110 95

100 96

9 85 72

68 102

10 78 80

100 99

11 85 74

85 82

12 89 87

97 93

13 100 85

105 115

14 95 83

105 85

15 120 112

70 68

16 105 105

91 91

17 92 85

85 76

18 84 96

95 102

19 85 90

90 100

20 No se capturo No se capturo

90 75

Datos de acelerómetro. El reloj inteligente (Asus ZenWatch 2) que usaban los niños en la cintura enviaba

vía bluetooth los datos del acelerómetro a una tableta que almacenaba los datos en archivos de texto. En

este archivo, se registraba el valor de control del juego (cálculo de eje X y Y para detectar la respiración),

los valores x, y, z, del acelerómetro y el tiempo transcurrido en la terapia (Figura 33). Cada bloque de

respiración genera un archivo diferente (4 archivos por terapia). En total se generaron 8 archivos por niño

53

dando un total de 158 archivos (en dos ocasiones los niños presionaron el reloj generando una interrupción

en la captura de datos).

Figura 33 Datos capturados (EjeX, EjeY, EjeZ, tiempo) y almacenados en logs de texto para su análisis posterior.

Entrevistas y encuestas. Se realizó un grupo focal en donde profesoras, psicólogas y practicantes de la

clínica Pasitos dieron su retroalimentación sobre el uso del holograma y de la guía en papel. Durante este

grupo focal se les pregunto acerca del uso y adopción, diseño, actitud de los niños, eficacia, entre otros

(ver Anexo 2). Las maestras además contestaron una encuesta de usabilidad (ANEXO 7, 19 encuestas

realizadas en total). El procedimiento que se realizó en esta reunión fue el siguiente:

Introducción: Se realizó una presentación en donde se explicó el objetivo de la reunión, las

actividades programadas para la reunión y se hizo énfasis en dejar en claro que en esa reunión no

se les iba a evaluar de ninguna manera, lo que importaba eran los comentarios positivos o

negativos que tuvieran en referencia a las terapias.

54

Presentación de sesión y herramienta utilizada: Una vez concluida la presentación, se procedió a

explicar en qué consistían las terapias (guía de papel y Respiración Etérea) y se presentaron de

manera física para que tuvieran oportunidad de hacer comentarios en cuanto a los materiales,

estructura, y estética.

Practica con guías de respiración: Posterior a la presentación de las sesiones, las profesoras

probaron cada una de las terapias, por cuestiones de tiempo solo pasaron 2 maestras en cada

sesión (la misma maestra paso en diferentes guías para tener un punto de comparación).

Finalmente se concluyó con preguntas acerca de: la dificultad para lograr las respiraciones, con

cual guía tenían más control de su respiración, que guía les mostraba de manera más clara que

tenían que hacer, y cuál de las dos les había gustado más.

Presentación de videos: Una vez concluida la práctica, se presentaron los videos de los niños en

ambas terapias, ya que había profesoras y practicantes que no pudieron estar presentes durante

el desarrollo de estas terapias. Con esto se buscaba que las profesoras tuvieran un punto de

comparación a través de los niños para saber cual les sería más útil, cual creían que les había

gustado más a los niños, y que ventajas y desventajas habían notado en el desarrollo de los niños.

Conclusiones: Para concluir la reunión, se realizó una ronda de preguntas rápidas acerca de la

estructura, el diseño, la historia de Respiración Etérea, sus ventajas y desventajas, posibles

escenarios y usos alternativos. Esto se realizó para recabar posible información que antes no se

haya mencionado.

Finalmente, las profesoras que participaron en este grupo focal contestaron una encuesta de experiencia

de usuario UEQ. El cuestionario UEQ8 es un instrumento rápido y confiable que nos permite medir la

experiencia de usuario de productos interactivos. Las escalas del cuestionario cubren una experiencia de

usuario total (de -3 a 3). Se mide tanto aspectos clásicos de usabilidad (eficiencia, confiabilidad) como los

aspectos de experiencia del usuario (originalidad, estimulación).

8 https://www.ueq-online.org

55

4.3 Análisis de datos

Para analizar los videos, se utilizaron técnicas cuantitativas de análisis secuencial9 basado en eventos

(Event-Lag) que consiste en codificar los videos de manera sistemática siguiendo un esquema de

codificación definido previamente. El esquema de codificación que se utilizó para el análisis fue definido

por expertos en IHC (Tabla 11). Nos centramos principalmente en codificar las respiraciones, atención y

estímulos por parte del niño, y las ayudas dadas por parte del instructor. La codificación se realizó

utilizando el programa Boris10.

Tabla 11 Esquema de codificación propuesto contemplando: Respiraciones, atención, ayudas, respuestas, estímulos.

Código Descripción

Inhalación Si se detecta el sonido de inhalar aire.

Exhalación Si se detecta el sonido de exhalar aire (soplar).

Respiración completa Si se detecta una inhalación seguida de una exhalación.

Atención selectiva El niño se mantiene con la mirada hacía la tarea.

Atención dividida El niño visualiza dos o más objetos (siendo al menos uno de ellos la guía).

Este comportamiento se debe de realizar por de 3 segundos.

Fuera de la tarea El niño visualiza otros objetos sin prestar atención a la guía (este

comportamiento debe durar más de 3 segundos).

Ayuda verbal El instructor ofrece una instrucción verbal (Ej. ¡Inhala! ¡Respira! Bien

hecho!).

Ayuda gestual El instructro señalar a la guía en papel o la guía del holograma.

Ayuda modelada El instructor modelada (actúa) la respiración

Respuesta positiva El niño exhibe un gesto positivo, ríe, sonríe o aplaude

Respuesta negativa El niño exhibe un gesto negativo, se tapa los ojos o los oídos.

Respuesta neutra El niño realiza un gesto neutro (Ej. Bostezar, mostrar somnolencia).

Dos estudiantes de computación realizaron la codificación de datos utilizando el programa Boris. Los

estudiantes recibieron entrenamiento (~40 min aproximadamente) para conocer el esquema de

codificación y el programa Boris. Para medir el acuerdo entre los codificadores (Inter-Observer Agreement

9 Análisis Secuencial: Método que mide la ocurrencia de un comportamiento. 10 http://www.boris.unito.it

56

IOA) se calculó el índice Kappa11. De acuerdo el manual AIAG12 para la interpretación de Kappa (Viera y

Garrett, 2005), el IOA obtenido (kappa = 0.826) demuestra que la codificación y el acuerdo entre los

investigadores fue bueno. Por otra parte, se realizó un análisis cualitativo del grupo focal utilizando los

resultados cuantitativos de manera sistemática para extraer citas que pudieran ejemplificar los resultados

cuantitativos.

4.3.1 Pruebas estadísticas

Para comprobar si existe diferencia significativa entre las dos condiciones del estudio se aplicaron pruebas

estadísticas. Para determinar la prueba estadística a aplicar, primero se comprobó si la distribución de los

datos era normal. Esto se hizo utilizando la ‘Prueba de normalidad de Shapiro-Wilk’ (Shapiro y Wilk, 1965).

Para los datos con distribución normal (i.e. experiencia de juego y duración por sesión de juego) se utilizó

la ‘Prueba T para 2 medias independientes’. Para los datos no-paramétricos (i.e. métricas de cooperación)

se utilizó la ‘Prueba de Wilcox’. Todas las pruebas estadísticas se aplicaron con un grado de confianza (ɑ)

de 0.05.

4.4 Resultados y discusión

En esta sección se muestran los resultados cualitativos y cuantitativos que ayudaron a lograr los objetivos

de evaluación y a probar las hipótesis planteadas.

A continuación, se muestran los resultados cuantitativos obtenidos a partir de la codificación de videos.

Estos resultados están divididos por respiración, frecuencia cardiaca, atención, ayudas, respuestas y

estímulos.

11 Cohen’s Kappa: Medida de la variación del acuerdo entre dos evaluadores/observadores. 12 El manual AIAG1 sugiere que un valor de kappa de al menos 0.75 indica una concordancia adecuada.

57

4.4.1 Respiración

Los resultados indican que los niños con autismo realizan inhalaciones y exhalaciones más largas con

Respiración Etérea (1.46 veces) en comparación con las inhalaciones y exhalaciones realizadas en la sesión

de la guía de papel (Figura 34) Una prueba T indica que existe una diferencia significativa del tiempo en el

que se realizan las inhalaciones (1.545 y 2.266 segundos respectivamente, p=0.007082) y las exhalaciones

(1.44 y 2.481 segundos respectivamente, p= 0.002201).

De la misma manera, nuestros resultados indican que los niños con autismo realizan respiraciones

completas13 más largas con Respiración Etérea en comparación con la guía de papel (1.74 veces, Figura

35). La diferencia del tiempo para la respiración completa en la sesión tradicional (2.372 segundos) y en la

sesión con Respiración Etérea 4.657 segundos) fue significativa (p = 0.00001).

13 La respiración completa comprende una inhalación seguida de una exhalación.

Figura 34 Imagen derecha: Duración promedio de inhalación (Respiración etérea - izquierda; Guía de papel - derecha) Imagen izquierda: Duración promedio de exhalación (Respiración etérea - izquierda; Guía de papel - derecha)

58

Este incremento en las inhalaciones, exhalaciones, y respiraciones completas pudiera deberse a que los

participantes reaccionaban correctamente a los estímulos que Respiración Etérea otorgaba. Por ejemplo,

al menos 13 participantes imitaban la respiración de Akhi (levantaban las manos y cerraban los ojos)

durante la fase de introducción y entrenamiento, posteriormente al iniciar el bloque 1, los participantes

iniciaban con esos movimientos para continuar en los siguientes bloques solo realizando la respiración.

Inclusive algunos participantes intentaban soplar a los elementos de la guía holográfica intentando

“apagarlos”. Este comportamiento pudo generar una asociación más rápida entre la respiración y la guía

del holograma. Además, una vez que iniciaban con los bloques de respiración, las animaciones de los

elementos los mantenían enganchados mientras realizaban la respiración.

Además de las visualizaciones, algunos participantes mostraron una respuesta positiva a los sonidos del

holograma. Inclusive algunos participantes respiraban siguiendo el sonido de la campana sin necesidad de

consultar la guía holográfica.

También se encontró que Respiración Etérea promueve 1.86 más respiraciones que la guía de papel (Figura

36). La prueba T realizada indico que existe una diferencia significativa (p= 0.00036).

0

Figura 35 Duración promedio de respiración completa (Respiración etérea - izquierda; Guía de papel - derecha)

59

Figura 36 Número total de respiraciones percibidas en la sesión de Respiración etérea (Holograma) y guía de papel.

Nuestros resultados cualitativos indican que las maestras percibieron a Respiración Etérea como útil y

efectiva para promover la práctica de respiraciones en niños con autismo.

“Me llamó la atención, cómo los niños respondían, porque se escuchaba el inhalar y exhalar, no creí que

los niños fueran a responder tanto como lo hicieron, la verdad que sí estuvo padre el ver como realmente

si lo lograron.”

Inclusive, dos maestros mencionaron que ya se estaba tratando de implementar este tipo de ejercicios

para la relajación de los niños en el salón de clases; pero, que no habían tenido éxito para lograr que los

niños realizaran los ejercicios con facilidad –estos ejercicios de respiración que se querían implantar son

los ejercicios que los niños practicaron al utilizar Respiración Etérea.

M1: “Hemos tratado de utilizar esta clase de cosas [refiriéndose a los ejercicios de respiración] desde el

inicio del curso y [los niños con autismo] no las han querido hacer. Ahora porque se los dice un holograma

[refiriéndose a Respiración Etérea] entonces sí lo hacen.”

M2: “Yo vería la utilidad [de Respiración Etérea] en [mejorar] el proceso [de respiración]. [En particular] en

el que los pequeños ya pudieran respirar –[mejorar] la técnica.”

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Holograma Tradicional

Respiraciones totales

60

La buena recepción de Respiración Etérea por parte de los niños puede ser la razón por la que los

participantes hacían respiraciones más largas con Respiración Etérea en comparación con la guía de papel.

4.4.2 Frecuencia cardiaca

Los resultados indican que la frecuencia cardiaca de los participantes usando respiración Etérea se redujo

en un 1.05 puntos; mientras que la frecuencia cardiaca para los participantes usando la guía de papel

aumento un 1.02. Una prueba T indica que solo existe diferencia significativa en las variaciones de

frecuencia que existen entre la sesión con Respiración Etérea (p=0.0114); y no existe diferencia

significativa al usar la guía de papel (p= 0.348). Sin embargo, el pequeño aumento en la frecuencia cardiaca

de los participantes utilizando la guía de papel pudiera indicar que los participantes se “estresan” más

suguiendo la guiá de papel inclusive después de respirar.

Figura 37 Promedio de frecuencia cardiaca capturada antes y después de la sesión de respiración en cada condición (Respiración etérea - guía de papel)

61

Nosotros atribuimos la disminución de la frecuencia cardiaca a la efectividad de la práctica de las

respiraciones de los niños al seguir la guía holográfica. Primeramente, al ser una respiración más larga de

lo habitual realizada durante un periodo considerable (6 minutos) pudo tener un impacto positivo en su

sistema parasimpático, encargado de generar un estado de reposo que permite al organismo ahorrar o

recuperar energía y potencialmente reducir su frecuencia cardiaca. Segundo, esta reducción en la

frecuencia cardiaca pudo ser la razón por la que algunos participantes se mostraban somnolientos en los

últimos bloques (tres y cuatro). En esta investigación, gestos como los bostezos no son necesariamente

malos; sino que pueden representar “relajación”

Por otra parte, para los niños que presentaron un ligero aumento en la frecuencia cardiaca, nosotros

atribuimos este resultado a dos posibles razones. La primera es que notamos ciertas conductas de

ansiedad por terminar el ejercicio con la guía de papel, ya que algunos de los participantes querían mover

manualmente la guía de papel (en específico la manecilla) para que esta fuera más rápido. En otros

participantes se mostraba una insistencia verbal para terminar con el ejercicio por ejemplo mencionaban

en repetidas ocasiones: “¿Ya terminamos?, ¿ya acabamos?, ya quiero terminar”. Esto pudo generar un

efecto negativo en la frecuencia cardiaca, ya que, en lugar de sentirse relajados, pudieron sentirse

agobiados al realizar un ejercicio en el cual no tenían interés.

En segundo lugar, algunos niños presentaron conductas de disgusto al realizar el ejercicio de papel, pues

la mitad de ellos ya había “jugado” con Respiración Etérea, pidiendo volver a “jugar” en lugar de hacer el

ejercicio con la guía de papel. Esta diferencia de percepción, percibiendo a la guía holográfica como un

juego, y la guía de papel como “tratamiento” pueden explicar esta variación en la frecuencia cardiaca.

Algunas maestras mencionaron que notaron que algunos participantes salían molestos de la sesión con la

guía de papel, porque querían jugar con Respiración Etérea. Incluso dieron algunas opciones para hacer

más atractiva la guía de papel.

“[la guía de papel necesita] un poco más de interacción uno a uno para hacerla más atractiva. Porque por

ejemplo Emiliano que salió como enojado, si comprendió que tenía que hacer ambos ejercicios

[papel/holograma], pero no sé si el resto logro comprenderlo, queriendo solamente jugar con el

holograma”.

Este disgusto y enojo por parte de algunos niños, pudo haber sido la razón por la cual su frecuencia

cardiaca no cambiara o inclusive aumentara.

62

Las profesoras específicamente mencionaron algunos posibles aspectos de la guía en papel que pueden

explicar parcialmente este comportamiento en la frecuencia cardiaca de los niños.

[La guía tradicional] “Es menos llamativa y mantiene menos la atención, y es más breve”.

En general los niños se mostraron con una actitud más relajada al terminar la sesión con Respiración

Etérea, en comparación con la sesión de la guía de papel.

4.4.3 Atención

Los resultados indican que Respiración Etérea captura de una mejor forma la atención mientras se realiza

la actividad en comparación con la guía de paperl (Atención sostenida con una p= 0.01428; Dividida con

una p= 0.0003, Fuera de la tarea p = 0.00041). En particular los participantes cuatriplican el tiempo de

atención sostenida usando Respiración Etetrea que con la guía de papel. La prueba estadística indica que

existe una diferencia significativa, tanto en el tiempo en el que los niños tienen una atención selectiva,

como en el tiempo en el que los niños tienen una atencion dividida sobre las guías.

Nosotros atribuimos estos resultados a los elementos visuales y audibles del holograma. Estos elementos

se diseñaron a partir de los gustos de los niños con autismo, como lo pueden ser: colores brillantes,

personajes de caricatura, sonidos instrumentales y elementos de la naturaleza. Estos elementos

mantienen una armonía entre sí, de tal forma que no interfieren uno con el otro (generando una

Figura 38 Promedio de atención en niños (Atención selectiva, atención dividida)

63

sobrecarga de estímulos). La mayoría de los participantes mostró un alto grado de interés desde el

principio al fin en la sesión del holograma, principalmente cuando salía el personaje Akhi.

Otro aspecto que nosotros consideramos relevante en la explicación de estos resultados es la interacción

con el instructor en la guía de papel en contraste de la interacción con el personaje de caricatura (Akhi) en

Respiración Etérea. Ya qué, a diferencia de los niños neurotípicos, los niños con autismo pueden presentar

dificultad para interactuar con las personas, ocasionando un “bloqueo” para seguir sus instrucciones.

Además, las maestras resaltaron aspectos de Respiración Etérea que eran del agrado de los niños y que

pudieron ser el motivo por el cual los niños estuvieron atentos una mayor cantidad de tiempo incluyendo

las visualizaciones, historia, y estímulos,

M1: “[No cambiaría nada de la historia de Respiración Etérea]. El holograma mantiene muy bien la

atención y los mantiene enganchados la mayor parte del tiempo, eso es muy difícil hacerlo con esta

población [refiriéndose a la población de niños con autismo].”

M2: “Mientras [el niño] se mantenga sentado viendo [Respiración Etérea], ya es un gran avance.”

4.4.4 Ayudas

Los resultados indican que las maestras dieron más ayudas verbales (1.29 veces) y gestuales (1.87 veces)

cuando los niños utilizaban el holograma y más ayudas modeladas (7.57 veces) cuando utilizaban la guía

en papel. Una prueba de Wilcox reveló que existe diferencia significativa en el total de ayudas modeladas

(p= 0.00054); y no existe diferencia significativa en el total de ayudas verbales (p= 0.08544) y gestuales (p=

0.11876).

64

Figura 39 Total de ayudas otorgadas a niños (verbales, gestuales, modeladas).

Estos resultados pueden deberse al hecho de que, para las ayudas verbales y gestuales, se trató de dar un

reforzador en cada una de las terapias a cada niño. Por ejemplo, en ambas sesiones a los niños se les decía

“inhala” o “exhala”. En algunos casos las profesoras aconsejaron utilizar la frase: “Pancho pantera (para

inhalar), pancho flojera (para exhalar)”. Sin embargo, las ayudas modeladas no fueron necesarias con

Respiración Etérea, mientras que en la terapia tradicional sí.

4.4.5 Cuestionario de experiencia de usuario

Las maestras percibieron que Respiración Etérea tiene una buena experiencia de uso, en contraste con la

experiencia de uso de la guía de papel (Eficiencia p= 0.0003, confianza p= 0.004, en el caso de la atracción,

claridad, estímulo y novedad obtuvieron un valor menor p < 0.0000).

65

Figura 40 Resultados de encuesta de experiencia de usuario (Respiración etérea - azul; guía de papel - naranja)

Los resultados del cuestionario se pueden deber a diversos factores. Por ejemplo, desde la instalación y

pruebas de Respiración Etérea, y durante las sesiones (papel, holograma), las maestras mostraron un gran

interés por el holograma, resaltando que es muy atractivo: “Que bonito se ve”, “Se escucha muy relajante”,

“Se ve muy luminoso”. Posteriormente algunas maestras (aquellas que estuvieron presentes mientras los

niños realizaban las sesiones) mostraron asombro al ver que los niños realizaban correctamente las

respiraciones con el holograma.

Los resultados en el cuestionario de experiencia de usuario son una representación de como percibían a

Respiración Etérea en comparación de la guía de papel. Sin embargo, los resultados negativos en la sesión

de papel, no significa que las maestras consideraran que la guía de papel no sirviera. Por ejemplo, en el

caso de la novedad (con una puntuación negativa), ya se habían tratado de implementar esta clase de

ejercicios anteriormente (similares a la guía de papel). Es por ello que las maestras dieron una calificación

baja en ese rubro. Por el lado contrario, no habían visto una herramienta similar al holograma interactivo,

y mucho menos que se pudiera realizar una actividad con él, esa podría ser la razón por la cual las maestras

dieron una puntuación alta al holograma interactivo.

Otros rubros interesantes son los de fiabilidad y novedad. La fiabilidad o confianza se puede entender

como: ¿El usuario se siente en control de la interacción? En la encuesta de experiencia de usuario, este

fue el rubro en donde la guía de papel tuvo un puntaje más alto (de los puntajes de la guía de papel). Este

resultado indica que las maestras consideraban que se podía tener control de ambas guías, con un mayor

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

Atrativo Aprendizaje Eficiente Control Estimulación Novedad

66

control en la guía holográfica. Sin embargo, el hecho de que un instructor moviera la guía de papel, pudo

ser la razón por la cual la guía de papel no obtuvo un puntaje similar al holograma, ya que la interacción o

manipulación de otra persona a la guía da la impresión de no tener el control total de esta.

Por otra parte, la novedad se puede entender con las preguntas: ¿El diseño del producto es creativo?

¿Capta el interés de los usuarios? Este rubro tuvo un valor negativo en la guía de papel, y el resultado

puede deberse a la atracción que tienen los niños con autismo hacía la tecnología. Durante la evaluación

un consejo que se dio al instructor por parte de las maestras fue el decir: “Vamos a tecnología”, para tener

una iniciativa de los niños.

Retomando uno de los puntos mencionados con anterioridad, las maestras consideran que la tecnología

utilizada para apoyar las terapias, es bien recibida por parte de los niños (en su mayoría) por experiencia

propia. El holograma interactivo fue una herramienta tecnológica que no habían visto ni utilizado con

anterioridad. Por otra parte, la guía de papel no resulto ser algo nuevo para las profesoras.

En conclusión y tomando en cuenta los resultados de la encuesta, podemos observar un interés por parte

de las maestras hacía Respiración Etérea, considerando que los atributos del holograma, tienen un mayor

impacto en la realización de los ejercicios de respiración en niños con autismo. Por otro parte, las

puntuaciones de la guía de papel, no significan que no sea una herramienta adecuada, simplemente en

comparación del holograma, carece de ciertos atributos con los que el holograma interactivo cuenta.

4.4.6 Potenciales beneficios y aplicaciones alternas

Las maestras percibieron que Respiración Etérea puede tener como potenciales beneficios la

generalización de habilidades y la auto-regulación de los impulsos de los niños, además de poder utilizarlo

como una herramienta preventiva.

En relación a la generalización de habilidades, las maestras explicaron que la narrativa de Respiración

Etérea se puede extrapolar a escenarios de la vida real permitiéndole al niño utilizar su respiración para la

auto-regulación de sus emociones.

67

Es que si tú le [intentas explicar] al niño [una situación de conflicto en un escenario real]: él se va a enojar

y después lo tienes que controlar. Si se lo digo [refiriéndose al escenario], realmente no lo van a entender.

Pero si lo están viendo como ahí [en el escenario en Respiración Etérea], entonces ya lo imitan y lo

practican. Sería poner diferentes situaciones que los niños pueden pasar. Situaciones sencillas de acuerdo

al nivel de conciencia, por la edad, entonces así ya comprenderían.

La asociación de una acción con un comportamiento representaría un avance significativo en esta

población. El integrar a Respiración Etérea estrategias para promover la generalización de

comportamientos practicados en contextos terapéuticos puede permitir a los individuos a naturalmente

decidir utilizar estas habilidades recien adquiridas en condiciones de no entrenamiento o cotidianas.

Más allá de la enseñanza y la adquisición de nuevas habilidades las maestras explicaron que Respiración

Etérea se puede utilizar como una herramienta para autorregular comportamientos negativos o impulsivos

–similar a la corrección de comportamiento que se utiliza con el “tiempo fuera”.

“Yo veo bien eso de que un monito les esté modelando lo que tienen que hacer. O sea que, en el patio,

alguien les pego y están súper enojados, en vez de regresar el golpe, ellos puedan utilizar esa técnica para

autorregularse y no golpear.”

Sin embargo, las maestras mencionaron que Respiración Etérea también se podría utilizar como un

método preventivo, antes de la autorregulación (ya ocurrido el comportamiento desafiante).

“Podría utilizarse como preventivo [para] cuando [los niños] se empiezan a frustrar o antes de llegar a ese

punto [comportamiento desafiante]. Por ejemplo, yo en mi caso lo utilizaría con niños que son muy

impulsivos. Así cuando el niño sienta que se está enojando él pueda usar ese recurso y después”

De esta manera, los maestros indican que el niño podría identificar cuando comienza a sentirse “molesto”

o “frustrado” y detener esa molestia antes de presentar un comportamiento desafiante.

68

4.5 Conclusiones

En este capítulo se describe la evaluación de Respiración Etérea, un holograma interactivo que se diseñó

para promover la práctica de respiraciones en niños con autismo. La evaluación tuvo una duración

aproximadamente de 2 semanas, durante las cuales se instaló Respiración Etérea y 20 niños con autismo

tuvieron la oportunidad de jugar con él.

Los resultados cuantitativos muestran que Respiración Etérea fomenta que los niños con autismo realicen

respiraciones más largas y con mayor frecuencia en comparación con una guía de papel utilizada durante

las sesiones de respiración con niños. Por esta razón, probablmente tambien disminuyó su frecuencia

cardiaca.

Los resultados cualitativos indican que Respiración Etérea tiene una buena experiencia de uso y funciona

como una herramienta efectiva para apoyar la práctica de respiraciones y con potenciales usos para la

generalización de habilidades y la auto-regulación de impulsos.

Este estudio se realizó en un periodo relativamente corto. La práctica de la respiración y el dominio de una

técnica de respiración, es un proceso que conlleva una cantidad de tiempo considerable, ya que depende

de factores como el tipo de técnica y la autorregulación; por lo que, se requiere un estudio más largo y

con más usuarios para evaluar su efectividad clínica.

69

Capítulo 5 Conclusiones

En la presente tesis se desarrolló el holograma interactivo “Respiración Etérea”, cuyo principal objetivo es

apoyar a los niños con autismo para practicar ejercicios de respiración. Para diseñar a Respiración Etérea

se siguió una metodología de diseño centrada en el usuario.

Primeramente, se realizó un estudio contextual para entender las técnicas y ejercicios de respiración que

son apropiadas para niños con autismo y las cuáles se pueden integrar en un holograma interactivo.

Particularmente se identificaron las preferencias visuales y auditivas de los niños con autismo, y los

ejercicios de respiración que estos niños podían realizar. Para este estudio se realizaron y analizaron

entrevistas semiestructuradas a expertos y se utilizó un banco de entrevistas con información referente a

las preferencias de los niños con autismo. Toda esta información se analizó utilizando técnicas cualitativas.

Como resultado se obtuvo un mayor entendimiento acerca de los posibles ejercicios de respiración que

podían realizar los niños con autismo, y las características de los estímulos visuales y audibles que se

pueden integrar a un holograma.

Enseguida, se realizaron 12 sesiones de diseño –cuatro de estas sesiones fueron participativas incluyendo

a 4 maestras psicólogas de niños con autismo, expertos en IHC, expertos en terapias de meditación y

respiración, músicos y médicos pediatras. Durante estas sesiones de diseño se propusieron diferentes

prototipos que apoyaban a los niños con autismo en la práctica de ejercicios de respiración. A lo largo de

estas sesiones se especificaron las visualizaciones y animaciones que debía tener el holograma, estímulos

visibles y audibles, y una narrativa para mantener el enganche del niño a lo largo de la sesión.

Como resultado del proceso de diseño, se diseñó el holograma interactivo al que llamamos “Respiración

Etérea”. Respiración Etérea es una estructura de madera que contiene un prisma de acrílico reflejante en

su interior. Dicho prisma refleja las imágenes que se proyectan en una tableta. La tableta se localiza en la

parte superior de la estructura de madera. La tableta ejecuta la narrativa de “Akhi y los 4 elementos”.

La narrativa de Respiración Etérea consiste en pedirle ayuda al niño para que recupere el equilibrio del

mundo controlando los elementos de agua, aire, fuego y tierra. En Respiración Etérea, un avatar de

caricatura llamado Akhi modela la técnica de respiración que el niño debe de practicar. La narrativa de

Respiración Etérea está constituida por 5 bloques. En el primer bloque de introducción el holograma

interactivo muestra la historia del juego. En el segundo bloque de entrenamiento, Akhi le muestra al niño

como realizar las respiraciones para conseguir el equilibrio. En el tercer bloque de práctica, el niño debe

70

de realizar las respiraciones para conseguir dicho equilibrio. En el bloque de descanso se da un refuerzo

de tipo verbal y modelado por parte de Akhi, además de presentar una pequeña historia de los templos

que ha completado hasta el momento. Finalmente, en el quinto bloque recompensa Akhi le muestra al

niño que ha recuperado el equilibrio, acto seguido salen fuegos artificiales y sonidos de aplausos.

El niño usa un sensor adaptado a un cinturón en su estómago el cuál mide su respiración. Las inhalaciones

y exhalaciones del niño controlan las animaciones interactivas que aparecen en el holograma. Respiración

Etérea cuenta con un control en forma de teclado para que las maestras puedan modificar aspectos de la

narrativa.

El holograma interactivo se evaluó en la clínica escuela Pasitos, localizada en Tijuana Baja California.

Durante esta evaluación participaron 20 niños con autismo de baja y media funcionalidad. También

participaron activamente 4 maestras durante el proceso de evaluación y otras 15 durante el proceso de

retroalimentación.

Durante esta evaluación, los niños practicaron técnicas de respiración en dos condiciones. En la primera

condición utilizaron una guía de papel que normalmente se utilizan en sesiones de respiración. Y en la

segunda condición los niños utilizaron el holograma interactivo diseñado en esta tesis. El diseño del

estudio fue intra-sujetos, por lo que todos los niños asistieron a las sesiones de respiración en ambas

condiciones. Los niños se dividieron en dos grupos de 10 niños cada uno. Para evitar un posible aprendizaje

y crear un sesgo en la evaluación la mitad de los niños iniciaron su actividad usando el holograma

interactivo y la otra mitad la guía de papel.

Todas las sesiones se video grabaron, y se realizó una medición de la frecuencia cardiaca antes y después

de la evaluación. Al final de la evaluación las maestras contestaron el cuestionario de experiencia de uso

UEQ.

Los datos de los videos se analizaron con técnicas de análisis secuencial basado en eventos (Event-Lag),

que consisten en codificar los videos de manera sistemática siguiendo un esquema de codificación definido

previamente. Este análisis mide la ocurrencia de un comportamiento. Para los datos cualitativos se usaron

técnicas de teoría fundamentada, codificación abierta y axial con los que finalmente se creó un diagrama

de afinidad.

71

Los resultados de esta evaluación dan evidencia de que Respiración Etérea promueve respiraciones más

largas en comparación con la guía tradicional. Además, Respiración Etérea mostro un posible impacto

positivo en la reducción de la frecuencia cardiaca. Por último, Respiración Etérea mantuvo una mayor

atención selectiva en los niños con autismo en comparación con la guía de papel, disminuyendo el tiempo

de atención divida durante las tareas y centrándose más en el ejercicio.

5.1 Conclusiones

Respiración etérea, promueve respiraciones más largas en los niños con autismo en comparación

con la guía de papel.

Respiración etérea disminuyó más la frecuencia cardiaca de los niños con autismo en comparación


Los niños con autismo tienen una mejor atención selectiva con Respiración etérea en comparación


Las profesoras indicaron tanto en la encuesta de experiencia de uso como en el grupo focal que

prefieren a Respiración etérea en lugar de la guía de papel.

5.2 Aportaciones

Las principales aportaciones de esta tesis son las siguientes:

Un holograma interactivo que implementa técnicas de respiración para promover la respiración

cuadrada en niños con autismo.

Una base de datos que contiene material audiovisual que documenta como es que los niños

realizan técnicas de respiración (sesión tradicional y sesión holográfica).

Las consideraciones de diseño que se tienen que tener para desarrollar un holograma interactivo

que promueva la respiración en niños con autismo.

72

Evidencia empírica del uso de un holograma que promueve la respiración cuadrada en niños con

autismo

La instalación del holograma interactivo: Akhi y los 4 elementos en funcionamiento para su uso en

la escuela Pasitos.

5.3 Limitaciones

Algunas limitaciones de esta tesis incluyen:

El sensor de respiración que se utilizó en la tesis era muy sensible a los movimientos de los niños, y

algunos datos que se recolectaron tenían un poco de ruido. Por lo que es necesario, mejorar el diseño

del sensor o seleccionar otro sensor (por ejemplo, un sensor torácico) para garantizar la captura más

precisa de los datos.

El tamaño de la visualización en el holograma, es proporcional al tamaño de la pantalla de la tableta

que se usó. Se recomienda utilizar solo uno de los lados del holograma (acrílico) para aprovechar la

mayor cantidad de pantalla a reflejar posible. También, se pudiera diseñar una pantalla especial para

el holograma con el fin de mejorar el área que se refleja y así, aprovechar todo el espacio disponible.

La iluminación de la sala en donde se realizó el estudio tenía que ser muy baja para una lograr una

buena visualización, dificultando el proceso de codificación de videos. Se recomienda utilizar una

cámara infrarroja para la captura de datos. Además, se recomienda utilizar dos cámaras (una

apuntando al holograma y una apuntando al niño), con la finalidad de facilitar la captura de datos y

mejorar la calidad de los datos recabados.

La altura del holograma varía dependiendo de la altura de los niños. Aunque se adaptaron bases para

modificar la altura, estas bases no eran del todo sencillas de instalar. Se recomienda utilizar un

dispositivo tipo tripie que permita modificar la altura del holograma.

5.4 Trabajo futuro

Durante la sesión de retroalimentación, las maestras y psicólogas de la escuela Pasitos hicieron

comentarios y sugerencias sobre ciertas características del holograma interactivo. Estos comentarios se

73

realizaron con la finalidad de mejorar el funcionamiento y mejorar su potencial. Se propone aplicar las

sugerencias que dieron las maestras, como:

Incluir nuevas visualizaciones en el holograma para mantener la atención de los niños durante las

sesiones en largo plazo y mejorar las visualizaciones de las guías actuales. Por ejemplo, se pudiera

modificar el color de las guías del holograma, para que los niños identifiquen su inhalación y exhalación

de mejor forma y así lograr una mejor asociación.

Incluir escenarios que promuevan la generalización de habilidades. Por ejemplo, se pudiera simular

que Akhi está pasando por una situación de estrés o molestia, y entonces el niño tiene que respirar

para tranquilizar al personaje. Esto se sugiere para asociar el estado de molestia con la necesidad de

la autorregulación. En particular, se propone evaluar en un estudio a largo plazo si los niños logran

realizar la autorregulación de la respiración en una situación de estrés. Para esta evaluación se sugiere

analizar la reacción de los niños en el salón de clases, con la finalidad de utilizar el holograma

interactivo a modo de prevención y no como una consecuencia a un comportamiento agresivo.

Como trabajo a futuro y tomando en cuenta las limitaciones de esta tesis además se proponen:

Trabajar en un rediseño de la tecnología que se utilizó para la detección de respiraciones que tome en

cuenta los movimientos atípicos de los niños con autismo. Se debe de realizar hincapié en considerar

el movimiento aleatorio y continuo que pueden presentar los niños con autismo.

Se sugiere la utilización de dos o más dispositivos de grabación para la captura de datos. Una

grabación de las emociones del niño y una grabación del holograma para mirar el desempeño del

niño, con esto se podría hacer un análisis acerca de las emociones que tuvo al no lograr llegar al

tiempo de respiración deseado, además de tener una verificación extra de las respiraciones

realizadas.

Por último, se propone realizar un estudio donde, mida con que precisión los niños siguen las guías y

en qué medida lo visual o audible ayudan a realizar los ejercicios de respiración. Esta precisión se

puede realizar con seguimiento ocular (en el caso de las guías) o con midiendo el tiempo de reacción

a los sonidos de ayuda.

74

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77

Anexo 1

Tabla de valores de frecuencia cardiaca y frecuencia respiratoria en niños y niñas de 1 a 17 años.

Tabla 12 Valores de frecuencia cardiaca y frecuencia respiratoria de 1 a 17 años

Niños Niñas

Edad (Años) FC Minuto FR Minuto TAS (mmHg) TAD (mmHg) TAM (mmHg) TAS (mmHg) TAD (mmHg) TAM (mmHg)

1 90-150 24-30 80-114 34-65 49-82 83-114 38-67 53-82

2 84-117 39-71 54-86 85-116 43-72 57-87

3 86-120 44-75 58-90 86-117 47-76 60-87

4 65-135 20-24 88-122 47-79 60-93 88-119 50-79 62-92

5 90-123 50-82 63-95 89-120 52-81 64-94

6 60-130 18-24 91-125 53-84 65-98 91-122 54-83 66-96

7 92-126 55-86 67-99 93-124 55-84 67-98

8 60-10 16-22 94-127 56-88 68-101 95-124 57-86 69-99

9 95-129 57-89 69-102 96-127 58-87 70-100

10 97-130 58-90 71-103 98-129 59-88 72-101

11 99-132 59-90 72-104 100-131 68-89 78-101

12 101-135 59-91 73-105 101-133 61-90 74-104

13 104-137 60-91 74-106 104-135 62-91 76-106

14 14-20 106-140 61-92 76-108 106-136 63-92 77-107

15 109-142 61-93 77-109 107-138 64-93 78-108

16 111-145 63-94 79-111 108-139 64-93 78-108

17 60-100 114-147 65-97 81-113 108-139 64-93 78-108

78

Anexo 2

Grupo focal para tener retroalimentación acerca de las sesiones de respiración.

Agenda del día

Tabla 13 Agenda que se siguió durante el grupo focal

X:00 – x:00 Presentación y objetivo del grupo focal

(5 min)

X:00 – x:00 Actividad 1: Presentar holograma y terapia tradicional, historia del

juego. (20 min )

X:00 – x:00 Actividad 2: Realizar 2 minutos de respiración con ambas guías (Mago

de OZ) (10 min)

X:00 – x:00 Actividad 3: Pasar a cada una de las instructoras a realizar un bloque

de respiración. (20 min)

X:00 – x:00 Actividad 4: Presentación de videos y comentarios.

(20-30 min)

Detalles del grupo focal

Presentación y objetivos del grupo focal

El objetivo del grupo focal es determinar si la terapia con holograma promueve una respiración más

profunda y a su vez, si mantiene el enganche de los niños con autismo por más tiempo que la terapia

tradicional.

Preguntar en el momento que desee

Las críticas son bienvenidas

Proponer cualquier cambio de visualización, sonido.

Ser honesto con las cosas que le gusten o no le gusten

Actividad 1 Presentar holograma, historia del juego.

Mostrar el holograma físico, su funcionamiento y mecánica, mostrar el sensor que se utiliza para su

medición, así como la historia de AKHI Y LOS 4 ELEMENTOS.

¿Qué les parece la estructura del holograma?

¿El dispositivo que se utiliza les resulta el adecuado, por qué?

¿La historia les pareció interesante, que cambios le harían en caso de que hubiera?

79

¿Qué les parecen los sonidos utilizados?

¿Qué les parecen las visualizaciones utilizadas?

¿Creen que la visualización representa la respiración?

Actividad 2: Utilizar en grupo la terapia tradicional y la sesión en holograma.

Los participantes realizan en grupo 2 minutos de sesión tradicional y sesión en holograma.

Discusión de comentarios, mejoras y críticas al finalizar cada sesión.

Actividad 3: Actividad y preguntas una vez que terminaron las sesiones de respiración.

Pasar a cada un@ de los profesores a realizar la sesión con el holograma, aproximadamente 15 min,

posteriormente pasar a una ronda de preguntas y comentarios libres.

¿Qué opinan sobre la sesión tradicional?

¿Qué opinan sobre la sesión del holograma?

¿Cuál de las dos les pareció más atractiva y por qué?

¿Con cuál sesión se les facilito más realizar las respiraciones?

¿Que no les agrado de cada sesión?

Actividad 4: Presentar comparaciones de algunos videos sobre su uso

Al finalizar la sección 3, se pretende mostrar algunos videos de los niños utilizando ambas secciones, con

la finalidad de que los maestros mencionen las principales diferencias entre ambas sesiones. Usos

terapéuticos, agrado o desagrado por parte de los niños, etc.

¿Qué diferencias encontraron con el uso de ambas sesiones?

¿Qué ventajas y desventajas notaron en cada sesión?

¿Cuál creen que resulto más fácil de utilizar para ellos?

¿Cuál creen que resulto más interesante para ellos?

¿Ustedes utilizarían en dispositivo en clases para enseñarles técnicas de respiración?

¿En qué escenarios utilizarían el holograma?

¿Creen que la práctica de una técnica de respiración pueda ayudarlos a mejorar a largo plazo su

comportamiento?

80

Anexo 3

Protocolo de sesión de diseño

Fecha: Lugar:

Actividades del día

Presentación personal

Presentación del objetivo general de la sesión y objetivo de la investigación

Presentación del equipo de instructoras y equipo de trabajo

Presentación del muro y pregunta de investigación

Recorrer el muro (Primera iteración 3min)

Reajuste del muro (1 min)

Nuevas ideas para el muro

Ciclar nuevamente hasta que esté listo

Una vez conformes con el muro se procede a la generación de ideas

Por equipos de dos, generar una idea cada uno y plasmarla en una hoja

Presentación de ideas generadas previamente

Votación de idea más cercana según expertos

Especificación de idea ganadora

2. El objetivo de esta sesión de diseño es la generación de ideas y la selección de una para la creación de

un holograma interactivo que permita realizar técnicas de respiración. Una disminución en las

respiraciones por minuto representa una disminución en el ritmo cardiaco. Este a su vez se ve reflejado en

una disminución de niveles de estrés.

3. Presentación de áreas de expertiz y definición de roles.

81

Anexo 4

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California,

CICESE

Junta de Revisión Institucional Versión: [Mes año]

Nombre del investigador líder: Arturo Morales Téllez Título del estudio: Hologramas interactivos de bio-retroalimentación para respiración de niños

con autismo.

Importante: Lea cuidadosamente las instrucciones en cada sección antes de completar el protocolo de la

narrativa.

¿Necesita ayuda? Envíe un correo a [email protected]

RESUMEN NO-TÉCNICO

Proporcione un resumen no técnico del proyecto de investigación que está proponiendo realizar en pasitos. El

resumen deberá estar escrito de tal forma que cualquier miembro de la Junta de Revisión Institucional pueda

entenderlo. Recuerde que no todos los miembros de la Junta son científicos, algunos son miembros de la comunidad.

El resumen deberá incluir un breve enunciado del propósito de la investigación, adicionalmente debe incluir una

descripción de los procedimiento, métodos, y materiales a utilizar de acuerdo a que el estudio se llevará a cabo con

la población de pasitos. El resumen no deberá exceder de una página.

Esta investigación se centra en el desarrollo de sistemas de bio-retroalimentación para apoyar terapias de respiración

de niños con autismo, aplicadas con el objetivo de disminuir sus niveles de estrés en situaciones complicadas o

cambio de actividades. Para ello se desarrolló un Holograma con visualizaciones 3D, utilizando información de

entrevistas y sesiones de diseño realizadas en pasitos.

Figura 1. (a) Niño durante una sesión de respiración con holograma de bioretroalimentación. (b) Dispositivo que

sensa la respiración (con el cual se controlan las visualizaciones del holograma).

(Holograma)

(niño)

(cinto)

(cinto con sensor)

mailto:[email protected]

82

Durante el estudio, el niño realizará dos sesiones de respiración con bio-retroalimentación que se llevarán a cabo por

un miembro del equipo de investigación. En estas sesiones el niño permanecerá sentado frente al holograma, donde

en una sesión se mostrará el diseño creado por nosotros y en la otra sesión realizará una terapia tradicional de

respiración. También durante estas sesiones utilizará un dispositivos de sensado de respiración (ver Figura 1.b), El

dispositivo se coloca en el estómago del niño por encima de su ropa con la finalidad de medir las respiraciones,

permitiendo la interacción con el sistema. (Ver Figura 1a).

El diseño del holograma está enfocado para apoyar sesiones de relajación y respiración con técnicas de bio-

retroalimentación, con la finalidad de lograr una disminución en los niveles de estrés a través de la respiración. La

historia que se presenta en el holograma tiene como personaje principal a un avatar llamado: Akhi, el cual nos cuenta

una historia en donde el mundo ha perdido su equilibrio y el niño es el encargado de recuperarlo. El niño debe de

pasar a través de 4 templos (agua, fuego, viento, tierra) logrando el equilibrio en cada uno de ellos, el equilibrio se

logra realizando un numero de respiraciones adecuadamente. Una vez que el niño logra el equilibrio, se procede al

siguiente nivel. La técnica utilizada para respirar elegida tiene como nombre: pranayama sama vitri (respiración

cuadrada), en la cual se inhala el mismo tiempo que se exhala (p.e inhalamos 4 segundos, exhalamos 4 segundos).

Esta técnica es utilizada en sesiones de respiración comúnmente y se puede realizar en niños.

El objetivo de este estudio es comparar la usabilidad y experiencia del usuario al utilizar nuestro holograma 3D en

comparación con las técnicas tradicionales utilizadas normalmente durante las sesiones de respiración. Una vez

finalizado el estudio se evaluaran los resultados para identificar si es necesario aplicar cambios en el diseño y

posteriormente regresar a Pasitos para aplicar un segundo estudio, donde se mediría la eficacia del holograma en la

reducción de los niveles de estrés. Las sesiones serán videograbadas y se realizará la instalación en un salón de

Pasitos.

SECCIÓN I: ROLES Y EXPERIENCIA DEL EQUIPO QUE TRABAJARÁ EN EL ESTUDIO

Liste todos los miembros que trabajarán en el equipo de investigación

1. Describa los roles específicos y responsabilidades que tendrá cada miembro dentro del estudio.

2. Explique quien tendrá acceso a los datos.

3. Indique quien estará involucrado en el reclutamiento, documentos de consentimiento, procedimientos de

investigación, y análisis de datos.

4. Proporcione una descripción de sus habilidades, nivel de entrenamiento y experiencia en su área de estudio

y en relación a proyectos relacionados con individuos con autismo.

Investigador líder:

[Arturo Morales Téllez, Estudiante de Maestría en Ciencias de la Computación] Se encargará de instalar los

prototipos, realizar las sesiones de bioretroalimentación, modificar la programación de la tecnología, ejecutar el

estudio, y recolectar los datos de las entrevistas y observaciones.

83

Co-investigadores: [Mónica Tentori, Investigadora]. Supervisará las actividades de investigación, análisis datos, y reporte de resultados

[Gloria Ivonne Monarca Pintle, Estudiante de Maestría en Ciencias de la Computación] Apoyará en la instalación de

los niños y recolección de datos.

SECCIÓN II: METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN Y PROCEDIMIENTOS EN EL ESTUDIO

A. Diseño del estudio y procedimientos

1. Proporcione un descripción cronológica detallada de todos los procedimientos en el estudio (e.g., incluya

las fases del estudio y el diseño experimental). Incluya una explicación del diseño del estudio.

2. Indique la duración de cada una de las fases en el estudio. Indique cuanto tiempo estarán involucrados los

sujetos de estudio.

3. Si el estudio incluye la obtención de datos como fotografías, audio y/o videograbaciones, especifique si se

recopilará información que identifique a los sujetos del estudio, o indicar que información identificable se

obtendrá.

4. Describa cómo se protegerá la privacidad de los sujetos de estudio durante la investigación.

1. Previo al estudio se realizará un proceso de sensibilización en coordinación con las maestras de Pasitos para

utilizar el dispositivo de sensado de respiración. Este proceso consiste en utilizar una banda alrededor del

estómago un cierto tiempo durante sus actividades diarias en Pasitos, para que los niños vayan

acostumbrándose de manera gradual al uso del dispositivo.

2. Se realizará la instalación del sistema en uno de los salones de Pasitos. Para ello solo es necesario colocar el

holograma 3D en una mesa, en la estructura del holograma se colocará una Tablet para mostrar las

visualizaciones en el holograma.

Figura 2. Instalación del equipo

3. El estudio tendrá una duración de una semana. Cada día participarán 9 niños diferentes. Cada niño participará

en unas sesiones de 8 min en dos días diferentes durante la semana.

4. Para la obtención de video, la información que se puede obtener es el nombre del niño, en el momento en que

se le esté dando instrucciones por parte de la maestra.

5. La privacidad de los sujetos se protegerá ya que los investigadores serán los únicos que tendrán acceso a los

datos y a los videos recabados, a menos que se tenga el consentimiento por parte del padre de familia o tutor

para poder usarlo por otra persona.

6. Al final de cada sesión se aplicará una entrevista corta a las maestra/psicóloga que este de apoyo durante la

sesión con duración aproximada de 2 minutos, y al final de toda la intervención una entrevista con una duración

aproximada de 15 min.

84

SECCIÓN III: SUJETOS DE ESTUDIO (PERSONAS QUE SERÁN SUJETOS DE ESTUDIO)

A. Número de sujetos

1. Indique el máximo número de sujetos de estudio que serán reclutados para el presente protocolo.

20 sujetos

2. Del número máximo de sujetos de estudio, indique el tamaño de la muestra para el estudio.

El tamaño de la muestra es el número de sujetos que se espera que completen el estudio.

Para estudios donde se evaluarán a varios grupos de sujetos, proporcione un desglose por grupo (e.g., control

vs experimental, número de niños vs adultos).

16 sujetos

B. Criterios de Inclusión y Exclusión

1. Describa las características y proporcione la justificación para la inclusión de los sujetos en el estudio. Por

lo menos incluya información acerca de la edad y género de los sujetos de estudio.

Niños entre 6 y 8 años de niveles de funcionalidad alta y media

2. Proporcione los criterios de inclusión y/o exclusión para los sujetos de estudio propuestos, si es aplicable.

- Que sigan instrucciones

- Que no estén bajo tratamiento farmacológico

- Que no tengan problemas respiratorios

85

SECCIÓN IV: PROCESO Y MÉTODOS DE RECLUTAMIENTO

A. Métodos de reclutamiento

Seleccione todas las opciones que apliquen a los métodos de reclutamiento que se utilizarán en el estudio. Utilice una

‘X’ dentro de los corchetes [].

[ X ] Se utilizarán folletos, notificaciones, [ X ] reuniones, memorándums, y/o medios para reclutar a los sujetos.

Adjuntar documentos.

Explique dónde y cómo se publicarán los materiales de reclutamiento.

Con la ayuda de las profesoras se solicitará una reunión con los padres de familia, para saber la

disposición de estos para participar en el estudio. En esta reunión se firmarán los formatos de

consentimiento.

[ ] Otros métodos: <indicar métodos de reclutamiento aquí>

B. Proceso de reclutamiento

1. Proporcione detalles y describa el proceso de reclutamiento (i.e., cuando, donde, quien lo hará, y cómo se

contactará a los sujetos)

2. Explique cómo se protegerá la privacidad de los sujetos.

En las instalaciones de Pasitos. Para este estudio se requiere del apoyo de las maestras durante las

actividades para poder realizar las actividades con los niños. Estas actividades serán monitoreadas por uno

de los investigadores.

Para protección de la privacidad de los sujetos, sólo los investigadores tendrán acceso a los datos y a los

videos recabados, a menos que se tenga el consentimiento por parte del padre de familia o tutor para poder

usarlo por otra persona.

SECCIÓN V: PROCESO PARA SOLICITAR CONSENTIMIENTO

Describa los pasos específicos para solicitar consentimiento de participación.

1. Incluya información acerca de cuándo y dónde se realizará la solicitud de consentimiento, la duración de

la sesión, y el tiempo que se les dará a los sujetos para que decidan si quieren participar en el estudio.

[X] Se realizará un documento de consentimiento firmado por los sujetos de estudio. Explique cómo se obtendrá

la firma de consentimiento. En caso de ser menor de edad el padre o tutor firmará el consentimiento

La solicitud de consentimiento se realizará en las instalaciones de Pasitos

La sesión tendrá una duración aproximada de 30 minutos, y al final de la sesión los sujetos decidirán

participar o no en el estudio.

86

SECCIÓN VI: CONFIDENCIALIDAD DE LOS DATOS DERIVADOS DE LA INVESTIGACIÓN

A. Método para grabar datos/retención de datos/acceso a datos

1. Explique cómo se obtendrán y grabarán los datos

Seleccione todas las opciones que apliquen:

[ x ] En papel, documentos/archivos

[ x ] Archivos digitales/bases de datos

[ x ] Grabaciones en audio

[ x ] Grabaciones en video

[ x ] Fotografías

[ ] Muestras biológicos

[ ] Otro(s) (especifique): <Escriba aquí>

2. Indique cómo se guardarán los datos, cómo se mantendrá la seguridad de los datos, incluyendo registros,

documentos, archivos electrónicos, audio y video, etc.

En un servidor en la oficina del líder, el cual se encuentra a puerta cerrada.

3. Especifique quién tendrá acceso a los datos identificables de los sujetos

[x] El equipo de investigación autorizado por el líder del estudio. Cualquier dato obtenido en el estudio que identifique

a un sujeto no será voluntariamente revelado sin la autorización de los sujetos, excepto que sean requeridos para un

procedimiento legal. Las publicaciones/presentaciones que resulten de este estudio no incluirán información que

identifique a los sujetos.

87

Anexo 5


(CICESE)

CONSENTIMIENTO PARA PARTICIPAR COMO SUJETO DE INVESTIGACION

Documento de consentimiento de los padres

Se le solicita su consentimiento para que su hijo participe en el estudio de investigación. La

participación en este estudio es completamente voluntaria. Por favor lea la siguiente información

y siéntase libre de preguntar cualquier cosa que no entienda antes de decidir si desea que su hijo

participe. Los investigadores citados a continuación responderán sus preguntas.

EQUIPO DE INVESTIGACION


Arturo Morales

Ciencias de la computación, CICESE

[email protected]

Investigadores:

Mónica Tentori


[email protected]

PROPOSITO DEL ESTUDIO

El propósito del estudio de investigación es evaluar el uso de un holograma interactivo

desarrollado para apoyar terapias de respiración utilizando técnicas de bioretroalimentación en la

reducción de la frecuencia respiratoria de los niños con autismo. Con el objetivo de identificar

posibles mejoras y cambios en el diseño del holograma interactivo para ser utilizado durante

sesiones de bio-retroalimentación aplicadas para disminuir la frecuencia respiratoria así como

problemas de estrés o comúnmente llamados comportamientos desafiantes (agresividad,

autolesiones, desobediencia).

TEMAS

Requerimientos

Su hijo es elegible para participar en este estudio si él o ella tiene un diagnóstico del TEA

(Trastorno del Espectro Autista), es un estudiante en un salón de clases en Pasitos, y se siente

seguro de que él o ella puede usar con seguridad el holograma con el juego Akhi y los 4

elementos, un sistema para proporcionar terapias de bio-retroalimentación, y un dispositivo de

respiración (similar a un cinturón), actividad que se le notificará en qué consiste, como es y

cuando se realizará.

88

PROCEDIMIENTOS

Como parte del estudio, antes de introducir el uso de cualquier sistema computacional en la

comunidad de niños con autismo, es de suma importancia conocerla, entender sus problemas,

habilidades y estrategias utilizadas para desempeñar terapias de atención y sesiones de

neuroretroalimentación de niños con autismo.

El estudio se realizará durante 2 semanas. Durante una semana y en coordinación con las

maestras de pasitos su hijo realizará un proceso de sensibilización para utilizar un dispositivo de

sensado de respiración que se utilizará en las sesiones de bio-retroalimentación. Este proceso

consiste en utilizar un cinturón o cinto un cierto tiempo durante sus actividades diarias en Pasitos,

para que los niños vayan acostumbrándose de manera gradual a su uso. Posteriormente durante

una semana su hijo realizará dos sesiones de bio-retroalimentación en dos días diferentes, de

una duración de 15 minutos cada una. Su hijo no será interrumpido durante las clases normales

en Pasitos, ni sus clases ni actividades cambiarán. La información recopilada acerca de las

sesiones y de las personas que participan en ellas será estrictamente confidencial, únicamente

se utilizará para publicaciones referentes a este estudio, protegiendo en todo momento la

identidad de su hijo. Posteriormente a este estudio los datos serán analizados por miembros del

equipo de investigación.

Los estudiantes de entre 6 y 9 años de Pasitos con un diagnóstico del Desorden Autista como

está definido por el Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM) V y que puedan

seguir instrucciones están invitados a participar en el estudio.

Usted deberá notificar a los investigadores si cree que su hijo puede participar en el estudio. Los

investigadores le describirán el estudio a su hijo y a sus maestros, permitiéndoles hacer las

preguntas que crean necesarias.

Como parte de la investigación se capturarán fotos y videos. Los datos que se capturen se

utilizarán de tal forma que su hijo no sea identificable. Utilizaremos también algunos cuestionarios

y entrevistas que se realizarán a las maestras, donde pretendemos tener un mejor entendimiento

del uso de la tecnología desarrollada.

RIESGOS E INCOMIDIDADES

Debido a que el estudio se trata de recopilación y análisis de información, existe la posibilidad de

una violación de la confidencialidad, sin embargo, se tomarán medidas para proteger la

confidencialidad de su hijo, por lo que tanto la probabilidad y el nivel de riesgo es bajo.

BENEFICIOS

Beneficios de la Investigación

Los beneficios potenciales para su hijo si participa en este estudio pueden incluir la experiencia

de participar en una sesión de bio-retroalimentación que posteriormente puede ser utilizada para

mejorar sus habilidades en el control de emociones. Además, que puede brindar una mejora en

la atención prestada a ciertas actividades.

89

Beneficios a Otros y a la Sociedad

Esperamos que lo que aprendamos aquí ayudará al equipo de investigadores a crear tecnología

especializada en apoyo a los niños con autismo para que me mejoren sus habilidades en el control

de emociones y de atención. Esta tecnología tiene el potencial para mejorar la calidad de vida de

esta comunidad autista y además de su familia y sus maestros.

COMPENSACION

Compensación por la Participación

No existirá algún tipo de compensación económica por la participación en este estudio.

TERMINACION DEL ESTUDIO Y CONSECUENCIAS

Su hijo es libre de dejar el estudio en cualquier momento. Si él o ella deciden dejar el estudio

usted deberá avisar al equipo de investigación inmediatamente.

CONFIDENCIALIDAD

Identificación de los datos

Durante la duración de la investigación se tomarán fotos y video de su hijo durante las sesiones

de musicoterapia. Las grabaciones y fotografías serán de uso confidencial para la investigación

y, únicamente con su autorización, posiblemente en un futuro serán compartidas con otros

investigadores para fortalecer el conocimiento e incrementar el apoyo a ésta comunidad.

Acceso a Datos

Para proteger su seguridad y bienestar el equipo de investigación es el único que tiene la

autorización de acceso a los datos, según los términos de confidencialidad mencionados.

Cualquier información derivada de este proyecto de investigación que muestre su identidad o la

de su hijo no será voluntariamente revelada por estos dos equipos (que tendrán acceso a los

datos) sin su consentimiento explícito. Publicaciones y/o presentaciones que resulten de esta

investigación no incluirán información que revele su identidad o la de su hijo.

Retención de los datos

El equipo de investigación mantendrá los datos que resulten de la investigación. Otros

investigadores pueden tener acceso a los datos para futuras investigaciones.

Permiso para compartir datos con la audiencia en esta área

Pensando en los beneficios a la comunidad autista, el equipo de investigación probablemente en

un futuro le gustaría compartir algunas fotos y/o videos captados durante el estudio con la

audiencia de investigadores en esta área. Por favor indique a continuación si da su permiso para

compartir las fotos y videos. ___ Sí ___ No ______ Sus iniciales

90

SI USTED TIENE ALGUNA PREGUNTA

Si tiene comentarios, dudas, preocupaciones con respecto a la forma en la que se llevará a cabo

la investigación por favor contacte al equipo de investigación listado al inicio del presente

documento.

ACUERDO DE PARTICIPACION VOLUNTARIA

Usted no debería firmar este documento a menos que lo haya leído. La participación en este

estudio es voluntaria. Usted o su hijo puede negarse a contestar cualquier pregunta o

suspender su participación en cualquier momento sin sanciones ni pérdida de beneficios a los

que él o ella tendría derecho. Su decisión no afectará su relación futura con CICESE o la calidad

de atención en Pasitos. Su firma indica que usted ha leído la información en este documento de

consentimiento y ha tenido la oportunidad de hacer cualquier pregunta que tenga sobre el estudio.

Estoy de acuerdo de permitir a mi hijo participar en el estudio.

___________________________________________________ __________________

Firma del Padre/Tutor o Representante Legal Autorizado Fecha

___________________________________________________

Nombre del Padre/Tutor o Representante Legal Autorizado

___________________________________________________

Nombre de su hijo

___________________________________________________ __________________

Firma del investigador Fecha

_______________________________________________ ____

Nombre del Investigador

91

Anexo 6


(CICESE)

CONSENTIMIENTO PARA PARTICIPAR COMO SUJETO DE INVESTIGACION

Documento de consentimiento para maestros/equipo

Se le solicita su apoyo para participar en el estudio de investigación. La participación en este

estudio es completamente voluntaria. Por favor lea la siguiente información y siéntase libre de

preguntar cualquier cosa que no entienda antes de decidir si desea participar. Los investigadores

citados a continuación responderán sus preguntas.

EQUIPO DE INVESTIGACION


Arturo Morales


[email protected]

Investigadores:

Mónica Tentori


[email protected]

PROPOSITO DEL ESTUDIO

El propósito del estudio de investigación es evaluar el uso de un holograma interactivo

desarrollado para apoyar terapias de respiración utilizando técnicas de bioretroalimentación en la

reducción de la frecuencia respiratoria de los niños con autismo. Con el objetivo de identificar

posibles mejoras y cambios en el diseño del holograma interactivo para ser utilizado durante

sesiones de bio-retroalimentación aplicadas para disminuir la frecuencia respiratoria, así como

problemas de estrés o comúnmente llamados comportamientos desafiantes (agresividad,

autolesiones, desobediencia).

TEMAS

Requerimientos

Usted es elegible para participar en el estudio si usted es un profesor/maestro o parte del equipo

que trabaja con estudiantes que han sido diagnosticados con TEA (Trastorno del Espectro

Autista).

92

PROCEDIMIENTOS

Como parte del estudio, antes de introducir el uso de cualquier sistema computacional en la

comunidad de niños con autismo, es de suma importancia conocerla, entender sus problemas,

habilidades y estrategias utilizadas para desempeñar terapias de atención y sesiones de

neuroretroalimentación de niños con autismo.

El estudio se realizará durante 2 semanas. Durante la primera semana se trabajara un proceso

de sensibilización con el estudiante para utilizar un dispositivo de sensado que se utilizará en las

sesiones de bio-retroalimentacipon. Este proceso consiste en utilizar una banda un cierto tiempo

durante sus actividades diarias en pasitos, para que los niños vayan acostumbrándose de manera

gradual a su uso. Se dividirán en dos grupos de 9 niños, y posteriormente cada grupo participara

en el estudio por dos días, el maestro deberá acompañar al estudiante a las sesiones de

bioretroalimentación. Cada niño participará en dos sesiones durante una semana, con una

duración de 15 minutos cada una. Al finalizar cada sesión, se les pedirá que contesten una breve

encuesta y al finalizar las dos sesiones del estudiante se les pedirá contestar una entrevista semi-

estructurada. Trataremos que usted no sea interrumpido durante las clases normales en pasitos,

ni sus clases ni actividades cambiaran. La información recopilada acerca de las sesiones y de las

personas que participaran en ellas será estrictamente confidencial, únicamente se utilizará para

publicaciones referentes a este estudio.

Usted deberá notificar a los investigadores si cree que usted puede participar en el estudio.

Nosotros le describiremos el estudio, permitiéndole hacer las preguntas que crea necesarias.

RIESGOS E INCOMIDIDADES

Debido a que el estudio se trata de recopilación y análisis de información, existe la posibilidad de

una violación de la confidencialidad, sin embargo, se tomarán medidas para proteger la

confidencialidad de usted, por lo que tanto la probabilidad y el nivel de riesgo es bajo.

BENEFICIOS

Beneficios de la Investigación

Los beneficios potenciales para usted si participa en este estudio incluyen la experiencia de

participar en un estudio de investigación y aprender sobre el manejo de tecnología para impartir

terapias de neuroretroalimentación.

Beneficios a Otros y a la Sociedad

Esperamos que lo que aprendamos aquí ayudará al equipo de investigadores a crear tecnología

especializada en apoyo a los niños con autismo para que me mejoren sus habilidades de

atención. Esta tecnología tiene el potencial para mejorar la calidad de vida de esta comunidad

autista y además de su familia y sus maestros.

TERMINACION DEL ESTUDIO Y CONSECUENCIAS

Usted es libre de dejar el estudio en cualquier momento. Si usted decide dejar el estudio deberá

avisar al equipo de investigación inmediatamente.

93

CONFIDENCIALIDAD

Identificación de los datos

Durante la duración de la investigación se tomarán fotos y video durante las sesiones de

neuroretroalimentación. También se grabarán entrevistas semi-estructuradas. Las grabaciones y

fotografías serán de uso confidencial para la investigación y, únicamente con su autorización,

posiblemente en un futuro serán compartidas con otros investigadores para fortalecer el

conocimiento e incrementar el apoyo a esta comunidad.

COMPENSACION

Compensación por la Participación

No existirá algún tipo de compensación económica por la participación en este estudio.

Acceso a Datos

Para proteger su seguridad y bienestar el equipo de investigación es el único que tiene la

autorización de acceso a los datos, según los términos de confidencialidad mencionados.

Cualquier información derivada de este proyecto de investigación que muestre su identidad no

será voluntariamente revelada por estos dos equipos (que tendrán acceso a los datos) sin su

consentimiento explícito. Publicaciones y/o presentaciones que resulten de esta investigación no

incluirán información que revele su identidad.

Retención de los datos

El equipo de investigación mantendrá los datos que resulten de la investigación. Otros

investigadores pueden tener acceso a los datos para futuras investigaciones.

Permiso para compartir datos con la audiencia en esta área

Pensando en los beneficios a la comunidad con autismo, el equipo de investigación

probablemente en un futuro le gustaría compartir algunas fotos, videos o grabaciones captados

durante el estudio con la audiencia de investigadores en esta área. Por favor indique a

continuación si da su permiso para compartir las fotos, videos y grabaciones.

___ Sí ___ No ______ Sus iniciales

SI USTED TIENE ALGUNA PREGUNTA

Si tiene comentarios, dudas, preocupaciones con respecto a la forma en la que se llevará a cabo

la investigación por favor contacte al equipo de investigación listado al inicio del presente

documento.

ACUERDO DE PARTICIPACION VOLUNTARIA

Usted no debería firmar este documento a menos que lo haya leído. La participación en este

estudio es voluntaria. Usted puede negarse a contestar cualquier pregunta o suspender su

participación en cualquier momento sin sanciones ni pérdida de beneficios a los que tiene

derecho. Su decisión no afectará su relación futura con la CICESE o con Pasitos. Su firma indica

que usted ha leído la información en este documento de consentimiento y ha tenido la oportunidad

de hacer cualquier pregunta que tenga sobre el estudio.

94

Estoy de acuerdo en participar en el estudio

___________________________________________________ __________________

Firma Fecha

___________________________________________________

Nombre

___________________________________________________ __________________

Firma del Investigador Fecha

_______________________________________________ ____

Nombre del Investigador

95

Anexo 7

Cuestionario UEQ

Por favor dé su opinión.

Con el fin de evaluar el producto, por favor, rellene el siguiente cuestionario. Se compone de pares

opuestos de las propiedades que pueden tener el producto. Las gradaciones entre los opuestos están

representados por círculos. Marcar uno de estos círculos, usted puede expresar su aprobación de un

concepto.

Con esta evaluación, es decir que se evalúa el producto más atractivo que feo.

Decidir la manera más espontánea posible. Es importante que usted no piense en los plazos largos, por lo

que su evaluación inmediata entra en juego.

Por favor, compruebe siempre una respuesta, incluso si no está seguro a un par de términos o los terminos

no van bueno para el producto.

No hay "correcto" o "incorrecto" como respuesta. ¡Su opinión cuenta personal!

Por favor dé su evaluación actual del producto. Por favor, marque sólo un círculo por línea.

Maestría en Ciencias en Ciencias de la Computación · Para ello, se diseño y desarrolló...

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