Ambiente Virtual em 3D no Auxílio ao Diagnóstico Cognitivo

Ambiente Virtual em 3D no Auxílio ao Diagnóstico
Cognitivo
Luciana I. Domingos1, Carlos Alberto da Silva Franco2
1
NCE /IM– Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
Cidade Universitária – Rio de Janeiro – RJ – Brazil
2
DCC/IM – Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
[email protected],[email protected]
Abstract. In this paper is outlined a virtual environment used to facilitate the
clinical diagnostic of ADHD (Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder).
Theoretical bases and technical aspects was used in order to develop a
graphical interface, a 3D´s virtual environment, that enable a specialist in his
analysis of an individual behavior dealing with daily activities inside his
home. The language used for modeling was VRML (Virtual Reality Modeling
Language).
Resumo. Neste artigo é apresentado um ambiente virtual para auxiliar no
Diagnóstico, em especial, em pessoas portadoras do TDAH (Transtorno de
Déficit de
Atenção/Hiperatividade e Impulsividade). Foi utilizada uma
fundamentação teórica e questões técnicas para o desenvolvimento de uma
interface gráfica, um ambiente virtual em 3 dimensões que promova, com a
observação do especialista, a análise comportamental de uma pessoa frente
aos obstáculos cotidianos dentro de “seu próprio lar”.
A linguagem
utilizada para a modelagem do mundo virtual foi VRML (Virtual Reality
Modeling Language ).
1. Introdução
Nos diferentes distúrbios cerebrais, existe uma necessidade de ferramentas para a
reabilitação que estimulem o processo cognitivo das pessoas atingidas e, antes deste,
avalie o distúrbio através, também, de ferramentas que possam auxiliar onde o
especialista não pode alcançar por algum motivo. Recentemente, foi reconhecido que o
potencial da Realidade Virtual (RV) para o estudo e reabilitação das habilidades
funcionais/cognitivas humanas é necessário e considerada uma área em crescente
exploração. Exercícios de reabilitação cognitiva ainda são aplicados através de
formulários impressos, vídeos, fitas de áudio ou sistemas para computador feitos em 2
dimensões capazes de representar situações nas quais o paciente pode se concentrar,
interagir, raciocinar, tomar decisões, entender o discurso corrente e expressar
sentimentos e pensamentos.
Hoje, o computador, dotado de meios auxiliares de interface de vídeo, áudio, animação,
em conjunção com a tecnologia de Realidade Virtual (RV), torna-se um instrumento
fundamental no apoio a programas de diagnóstico, além da reabilitação cognitiva.
Programas de reabilitação visam desenvolver as potencialidades e diminuir as
limitações destas pessoas, buscando desenvolver suas potencialidades físicas, mentais e
sensoriais por meio da ajuda técnica proporcionada por diferentes modalidades de
software [Costa e colaboradores, 2000]. Através de software especialmente projetado
para este fim, podem ser criadas as mais diversas situações cotidianas reduzindo o nível
de ansiedade do paciente no trato de eventos novos, reações emocionais podem ser
observadas ou estimuladas e problemas serem propostos de maneira variada. O objetivo
do projeto foi desenvolver uma interface gráfica em 3 dimensões (3D) para o
Diagnóstico Cognitivo, um Ambiente Virtual (AV) para ajudar no acompanhamento de
pacientes com provável Transtorno de Déficit de Atenção/Hiperatividade (TDAH).Visto
que a imersão proporcionada pela RV é bastante positiva, o diagnóstico de determinados
transtornos, através desta, tende a ser estudado.
2. Realidade Virtual
Pode-se dizer, de uma maneira simplificada, que Realidade Virtual (RV) é a forma mais
avançada de interface do usuário com o computador até agora disponível [Hancoch,
1995]. Realidade Virtual trata-se de uma interface que simula um ambiente real e
permite aos participantes interagirem com o mesmo [Latta and Oberg, 1994],
permitindo às pessoas visualizarem, manipularem e interagirem com representações
extremamente complexas [Aukstakalnis and Blatner, 1992]. Aplicações da tecnologia de
RV vêm sendo utilizadas em várias áreas do conhecimento através do desenvolvimento
de projetos piloto, que visam, principalmente, discutir e experimentar as possibilidades
oferecidas por esta tecnologia e onde se destacam, por seus resultados positivos, as
experiências na educação e na medicina. Nestes contextos, a RV se apresenta como uma
poderosa ferramenta para simular novos ambientes e situações, oferecendo uma nova
abordagem para velhas questões e aumentando a eficiência de metodologias
consolidadas [Pugnetti and cols., 1995].
A interface em RV envolve um controle tridimensional altamente interativo de
processos computacionais. O usuário entra no espaço virtual das aplicações e visualiza,
manipula e explora os dados da aplicação em tempo real, usando seus sentidos,
particularmente os movimentos naturais tridimensionais do corpo. A grande vantagem é
que o conhecimento intuitivo do usuário sobre o mundo físico pode ser transportado
para o mundo virtual. [Kirner, 1996].
O computador e o Ambiente Virtual (AV) servem de estímulo para atrair a atenção das
crianças e adultos, pois mesmo pessoas autistas, que têm como característica principal o
desligamento do mundo real, são fascinadas pelos computadores [Brown and others,
1997].
A RV também pode ser caracterizada pela coexistência integrada de três idéias básicas:
imersão, interação e envolvimento [Morie, 1994]. A idéia de imersão está ligada ao
sentimento de fazer parte do ambiente. Normalmente, um sistema imersivo é obtido
com o uso de capacete de visualização, ou cavernas: sistemas de imersão baseados em
salas com projeções das visões nas paredes, teto, e piso [Cruz-Neira, 1998]. Além do
fator visual, dispositivos ligados aos demais sentidos também são importantes para o
sentimento de imersão, como o som [Begault, 1994][Gradecki, 1994], o posicionamento
automático da pessoa e dos movimentos da cabeça, controles reativos, etc. Em Rizzo
[Rizzo, 1997] também foram avaliados ambientes 3D simulados em uma tela plana de
um monitor e consideraram que, apesar do baixo nível de imersão, os resultados
encontrados até hoje são bastante promissores.
O objetivo do presente trabalho foi desenvolver uma interface gráfica para o
Diagnóstico Cognitivo, um Ambiente Virtual para ajudar no acompanhamento de
pacientes com provável Transtorno de Déficit de Atenção/Hiperatividade (TDAH) transtorno neurobiológico, causado por uma disfunção cerebral que torna a pessoa
incapaz de pensar claramente, de ter um humor estável, de manter as fantasias e
impulsos sob controle, de estar satisfatoriamente motivada na vida e de regular essa
energia na proporção correta, dentro da situação em que se encontra .
O Ambiente Virtual em 3 dimensões proposto permite a iteração do paciente através do
desenvolvimento de atividades cotidianas que, uma vez propostas pelo especialista,
serão avaliadas a priori quanto ao estímulo de suas cognições: coordenação motora,
persistência, memorização, atenção, percepção, e, principalmente, a sua organização
mental para percorrer as instruções que serão dadas pelo especialista em tarefas do diaa-dia.
3. Transtorno do Deficit de Atenção e Hiperatividade
Problemas relacionados com falta de atenção, hiperatividade e impulsividade resultam
de um desenvolvimento não adequado e causam dificuldades na vida diária. O TDAH é
um distúrbio biológico/psicológico/social, isto é, parece haver fortes fatores genéticos,
biológicos, sociais e vivenciais que contribuem para a intensidade dos problemas
experimentados.
Diagnóstico precoce e tratamento adequado podem reduzir
drasticamente os conflitos familiares, escolares, comportamentais e psicológicos vividos
por essas pessoas. Acredita-se que, através de diagnóstico e tratamento corretos, um
grande número dos problemas, como repetência escolar e abandono dos estudos,
depressão, distúrbios de comportamento, problemas vocacionais e de relacionamento,
bem como abuso de drogas, podem ser adequadamente tratados ou, até mesmo,
evitados.
O TDAH é um distúrbio habitualmente de longa duração, freqüentemente se estendendo
até a idade adulta e se manifesta por combinação de sintomas de desatenção,
hiperatividade e impulsividade. Um paciente pode manifestar sintomas de um grupo
preponderando sobre os demais, outro pode apresentar sintomas característicos de cada
categoria. Cada caso é um caso e é assim que é considerado todo paciente acometido de
TDAH. As pessoas com TDAH até podem saber o que deve ser feito, mas não
conseguem fazer aquilo que sabem devido à inabilidade de realmente poder parar e
pensar antes de reagir, não importando o ambiente ou a tarefa. Foi comprovado que o
TDAH se instala,antes dos 7 anos de idade, em torno de 5% da população em idade
escolar e 60% desta será um adulto com o transtorno. .
Foi tratada com maior relevância a Atenção/Desorganização pois é o motivo de maior
preocupação, ou descontentamento por parte de quem é acometido pelo distúrbio. A
avaliação da atenção é subdividida em atenção focada, contínua e dividida. Contudo
dois outros processos cognitivos que também se avaliam e que estão relacionados com a
atenção são organização do processamento e a memória imediata [Rohde, Mattos e
colaboradores., 2003]. Os testes realizados até então não consideram a amplitude dos
vários estímulos que ocorrem num ambiente real. Quanto maior a imersão e a realidade
do mundo físico, maior será o acompanhamento das respostas dos observados.
É sabido, também, que influências de ordem psicológicas podem ocorrer, assim,
qualquer patologia deve ser vista sob uma dupla polaridade biológica/psicológica. Não
só a questão estrutural deve ser alvo de investigação e acompanhamento como também
a dinâmica evolutiva. Esta, é decisiva para o enfoque terapêutico pois certamente ditará
o grau de severidade do comprometimento e guiará os prognósticos acerca de cada
paciente, individualmente, já que a resposta de cada um é distinta das demais
[ Domingos e colaboradores., 2003].
4. Ambiente Virtual Proposto
Considerando os vários aspectos contemplados , um ambiente virtual foi proposto e tem
como objetivo disponibilizar uma ferramenta interativa para o TDAH. O sistema foi
construído com a linguagem VRML e terá como seu foco a análise sobre a
desorganização ou falta de atenção apresentada no decorrer do dia ativo de uma pessoa .
Não serão impostos jogos com determinado objetivo e sim uma simulação da vida
diária, na parte da manhã, de uma pessoa. Segundo Mattos [Mattos, 2006] apesar da
desatenção ser o núcleo do transtorno (e inclusive dando nome a enfermidade), ela com
freqüência não é a queixa principal, que tende a ser o esquecimento de inúmeras coisas
na vida cotidiana. A memória depende do perfeito funcionamento da atenção para que
os processos de aquisição, armazenamento e recuperação de material possa ocorrer.
Surpreendentemente, alguns adultos com TDAH têm memória excelente, apesar de
apresentarem todos os demais sintomas do transtorno, como desatenção,
desorganização, impulsividade, intolerância a contextos monótonos e repetitivos e falta
de planejamento
4.1. VRML
O VRML é uma linguagem de descrição de cenas 3D interativas e que descreve também
um formato lógico de ficheiro que integra gráficos 3D e elementos multimídia. A
linguagem está normalizada internacionalmente através da norma ISSO /IEC 14772,
neste caso para a versão VRML97. Os objetos do mundo a sintetizar são carregados
numa estrutura hierárquica denominada grafo da cena, que define uma relação
hierárquica entre objetos/nós pai e filhos. Esta organização estrutural permite otimizar o
processo de rendering e as otimizações de cálculo, que o sistema de visualização tem
que realizar.
O VRML pode ser utilizado em diferentes tipos de ambientes: Internet, Intranet e
sistemas clientes locais, e pode ser utilizado em diferentes áreas como sejam a
engenharia, a visualização científica, apresentações multimídia, entretenimento,
aplicações para a educação, páginas web e mundos virtuais partilhados. O VRML foi
desenhado para cumprir os seguintes requisitos: autoria, re-usabilidade, extensibilidade,
portabilidade e escalabilidade.
4.2. O AMBIENTE
O ambiente feito em 3D é representado como um espaço que simula o cotidiano na parte
da manhã . O especialista poderá observar o seu paciente como se estivesse
acompanhando-o em seu ambiente real. A idéia é fazer com que o paciente não precise
falar sobre o seu dia- a -dia , ou alguém por ele, pois pode omitir ou esquecer de
detalhes que possam ser significantes à avaliação, no caso do diagnóstico. O ambiente
servirá como apoio ao que é dito, acrescentando ou reforçando o diálogo e a observação
do paciente no consultório.
No ambiente virtual, o interior da casa é composta de recintos como a de um lar comum
da maioria das pessoas: com um quarto, sala, cozinha e banheiro. Todos os cômodos
possuem suas respectivas mobílias e funções. O lar é composto por áreas funcionais que
constituem a estrutura orgânica do edifício, entendendo-se por áreas funcionais, o
conjunto de compartimentos e espaços necessários para realizar funções específicas. O
usuário, a princípio, quando iniciar o uso do ambiente, se verá saindo da cama, poderá
escolher suas roupas para vestir (figura1). Existem peças de todo o tipo, inclusive
sapatos para trabalhar ou para o lazer.
Figure 1. Quarto – saindo da cama em direção ao armário
O usuário poderá também escovar os dentes, tomar banho (figura2), ligar e desligar o
computador, fazer as torradas e tomar seu café (figura 3), escolher uma fruta na
geladeira, ligar o microondas, atender ao telefone, dar comida ao seu animal de
estimação. O especialista se encarrega de determinar as tarefas e o usuário tentará
obedecer de acordo com suas possibilidades e organização.
Além das áreas já descritas poderá ser utilizada a área externa da casa (figura 4),
composta de jardim, quitanda, estrada, prédios que poderão ser acrescentados como
áreas funcionais. Ou seja, áreas que poderão ser utilizadas para observações assim como
o interior da casa está sendo.
Figure 2. Chuveiro
Figure 3. Preparando as torradas e o café
Figure 4. Vista externa da casa
5. Conclusões
Desenvolver estratégias de intervenção na área de diagnósticos cognitivos e suprir as
necessidades de interação com o paciente através de sistemas de RV se faz necessário.
O modelo tal como concebido, mostrou-se adequado ao propósito. Alguns testes,
mostraram a sensibilidade do modelo às interações esperadas. Agora os esforços estão
dirigidos para testar o software em ambiente terapêutico, com um especialista em pleno
exercício de suas atividades. Espera-se como resultados, a coleta de novos requisitos , a
fim de prover o modelo com as novas funções ainda por serem capturadas e analisadas.
Como protótipo, o sistema cumpriu os objetivos. De fato captura e trabalha a atenção e
permite fácil manipulação de suas funções. Os testes feitos com pessoas que se dizem
desorganizadas foram satisfatórios, demonstrando que a pessoa desorganizada se distrai
com qualquer estímulo externo/interno não conseguindo completar a tarefa em tempo
estimado.
O Diagnóstico/ Reabilitação com ferramentas virtuais abre novas possibilidades de
abordagens terapêuticas para o sujeito acometido pelo TDAH. É possível expandir o
modelo para outras anomalias do domínio psicopatológico, contudo cada caso é um caso
e o mais adequado é que seja feito um estudo aprofundado das características do
paciente a fim de se produzir ambientes virtuais que operem no sentido do diagnóstico e
cura. A RV mostra-se viável para aplicação ao domínio cognitivo, não só para os casos
patológicos, como também como elemento estimulador das atividades mentais dos
sujeitos ditos normais.
O mundo real tem muito a dizer sobre si, o mundo das interações sociais jamais caberia
num sistema virtual, mas a pós-modernidade caminha na direção da interatividade, da
atividade experimental, da descoberta do outro como espelho de nós mesmos. Assim,
faz-se mister que equipes multidisciplinares comecem a estudar profundamente a
questão a fim de dar curso adequado aos esforços de desenvolvimento de tecnologia
voltadas para o benefício do homem, enquanto bem comum. É preciso aliar a tecnologia
ao pensar pedagógico, neuropsicológico e médico, e dar curso a novas soluções de
diagnóstico e reabilitação. A RV parece candidata de grande potencial, desde que não
faça o humano curvar-se às maravilhas dos domínios virtuais, ao contrário, cabe a nós a
tarefa de apontar bons usos para a RV.
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