虚拟现实技术用作治疗儿童自闭症的工具2349384.docx
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1、虚拟现实技术用作治疗儿童自闭症的工具学号:140331100666姓名:黄 鑫简 介虚拟现实(VRR),一个计计算机模拟的的真实世界,提供了用户户可以在现实实生活中体验验到的多感官官,多维介质交互(Burrdea和Coifffet 20003)。虚虚拟现实有别别于其他技术术接口的两个个关键特性是是:浸没和互互动。浸没指指的是三维的的现场感或虚虚拟环境中的的“存在”。这这种强烈的现现场感通过增增加关注相关关刺激和限制制注意力分散散以及现实任任务无关的刺刺激增强学习习(Witmmer等 20055)。与虚拟现现实系统交互互的程度可以以通过任何感感觉形态,取取决于所使用用的设备。虚虚拟现实工具具包括
2、可穿戴戴头盔设备(HMDs),提供3660度多种感感觉的刺激,桌面系统,传统的计算算机屏幕上的的虚拟世界,和投影系统统,它们可以以捕获和映射射用户的实时时操作到虚拟拟环境中(BBurdeaa和Coifffet 20003)。大大多数虚拟现现实程序使用用这三个系统统的变化。虚拟现实正在获获得支持作为为一个潜在的的康复领域的的有效工具,因为它能够够在吸引和激激励用户的同同时提供某些些治疗的优势势。这种快速速发展的技术术的潜力“不仅仅是现现有的人类运运用计算机技技术的一个简简单的线性扩扩展。虚拟现现实提供了创创建人体试验验系统,培训训系统和治疗疗环境的潜能能,它们允许许复杂的精确确控制,身临临其境,
3、动态态三维刺激演演示,在复杂杂的交互场景景中,行为跟跟踪和性能记记录的实现” (Rizzo 和Kim 2005, 119页)。基于这些原因,设计师和研究人员已经开始探索虚拟现实作为一个自闭症儿童的治疗工具。虚拟现实在康复复中的作用是是一种新的但但快速发展的的领域。本章章提供了这个个领域中一个个综合的先进进技术发展水水平知识,以以作为未来研研究的平台。下下一节将讨论论使用虚拟现现实作为自闭闭症儿童的治治疗工具的理理论优势,以以下部分概述述了当前为这这些孩子创建建的虚拟现实实系统的治疗疗环境和测试试的综述。虚虚拟现实技术术在自闭症治治疗中的应用用使用虚拟现实作作为自闭症儿儿童的康复工工具有诸多好好
4、处。一般来来说,虚拟现现实可以合并并现有的自闭闭症治疗方法法,而传统方方法难以集成成在一个框架架。对自闭症症儿童成功教教育计划的基基本组件包括括提供现实的的和相关的刺刺激,提供个个性化程序,创建一个结结构化的学习习环境并提供供系统的指令令(Iovaannonee 20033)。一个治疗疗的VR程序序有能力满足足并且超越上上述所有的这这些期望。自闭症固有的非非均质性导致致了多种介入入性方法的发发展。从概念念上讲,孤独独症康复可以以视为一系列列上下相关的的行为策略来来指导孩子,非结构化的的,自然的干干预措施。行行为方法使用用重复原则和和强化改变特特定行为(LLovaass 19877),而自然然的
5、方法利用用学习的机会会当他们出现现在自然环境境中(Cowwan 20007)。行行为方法的有有效性已经在在改变自闭症症儿童特定的的行为得到了了广泛的验证证,比如增加加目光接触,表达需求,根据社会规规范的行为,和学习基本本的学术技能能,如阅读、写写作、和批判判性思考(HHowlinn 19988;Maglliaro等等2005)。行为主义义方法的主要要缺点是指令令主要是医生生或老师驱动动,加强行为为的环境不一一定模拟的是是真实情况,从而影响技技巧的泛化程程度或技能转转换到训练之之外(Parrsons等等2002)。推广已经经被认为是最最流行和普及及自闭症治疗疗的问题;这这是特别明显显的行为干预预
6、(Howllin 19998;Raao等19998年)。第第二种方法是是通过自然干干预的措施教教学和奖励在在孩子的自然然环境中的行行为,旨在解解决泛化的问问题(Cowwan和Alllen20007)。然然而,往往很很难促进强烈烈重复或在一一个复杂的自自然情况下修修改环境刺激激。虽然每种种方法相对的的存在缺点,他们通常很很难合并在一一个程序下运运行。虚拟现现实有能力填填补这一缺口口。VR设计师能够够把行为策略略直接融入计计划,其中包包括直接指令令,多个提示示,指导和强强化。虚拟现现实也善于促促进多个重复复的机会。重重要的是,虚虚拟现实程序序可以概括关关键原则的整整体自然的干干预措施,特特别是在各
7、种种情况下加强强技能,使用用各种教学材材料和特殊的的教学方法,使教学环境境类似于真实实的环境,教教会技能背后后的规则和原原则而不是技技能本身,包包括自然刺激激和强化物(Cowann和Alleen20077)。VR程程序可以提供供各种各样的的控制环境,设计自然刺刺激信号,反反馈。虚拟环环境基本上是是用来模拟真真实情况,因因此,有一个个高度的缺乏乏行为干预措措施的生态效效度。生态效效度是虚拟环环境中模拟真真实的环境的的程度,高生生态效度增加加模拟环境中中所学技能将将转移到现实实世界中的可可能性(Riizzo和KKim20005)。此外外,虚拟现实实同时允许对对环境刺激特特殊控制,使使程序可以合合并
8、为顺序的的和包含日益益复杂的感官官刺激以及促促进多个重复复的技巧,这这两者都是难难以实现的自自然的干预措措施。因此,虚拟现实有有合并基本组组件行为和自自然的方法为为一个统一的的、集成的程程序的潜能。除了提供一个集集成的行为自自然化方法,虚拟现实额额外的一个好好处是它进一一步为每个孩孩子提供个性性化程序的容容量。个性化化的虚拟现实实干预可以通通过确定孩子子的自身兴趣趣和偏好,比比如喜欢卡通通人物或歌,将它们直接接集成到程序序中。这种最最大化接触,是成功学习习的最重要的的预测因子之之一(Hurrth等19999;Roogers11999)。此此外,虚拟环环境的复杂性性可以被修改改。减少环境境的复杂
9、性或或增加首选刺刺激可以提高高孩子的关注注度和参与度。自闭症儿童最好好能预测他们们的一天。他他们在提供了了额外的支持持,帮助他们们预测未来事事件,了解行行为预计的基基础上更容易易适应日常活活动的变化(Hurthh等19999;Rogeers19999)。虚虚拟环境可以以创建可预测测的、结构化化的学习环境境同时在干预预程序和虚拟拟环境本身中中有可预见性性和一致性。在在虚拟场景中中的物理杂乱乱可以最小化化,额外的支支持,如视觉觉线索和时间间表也可以合合并促进活动动中的改变或或转换(Roogers1999)。在一个适适当的结构化化学习环境中中,孩子们意意识到在学习习过程中他们们将做什么,最大化他们们
10、任务成功的的可能性(HHurth等等1999;Iovannnone等等2003)。传统的自自闭症儿童学学习计划是高高度结构化的的和重复的,伴随活动中中难度的递增增。这种重复复需要教师以以一种持续的的激励方式呈呈现同样的练练习。虚拟现现实可以减轻轻老师的负担担,因为它有有“在一个身身临其境的虚虚拟环境中,系系统交付能力力和控制动态态、交互式33D刺激”(Rizzoo和Kim 2005)。完全控制制虚拟现实任任务的设计允允许物理和程程序相关的结结构被引入到到干预中。此此外,额外的的支持可以集集成,环境可可以根据训练练任务的要求求和孩子的需需求被简化。对自闭症儿童的的系统指令需需要为每个学学生建立有
11、意意义的目标,建立一个特特定的,直接接指令计划实实施教学过程程和评估这些些目标的实现现程度(Huurth等11999;IIovannnone等22003)。控控制虚拟现实实应用的设计计允许系统的的教学策略被被纳入程序。指指示,线索,提示可以集集成到每个任任务的阶段。VVR干预也可可以提供各种种形式的反馈馈和感官(RRizzo和和Kim20005)。因因此,虚拟现现实程序有能能力整合关键键方面的系统统指令,从而而促进参与,最终提高学学习。在儿科康复中使使用虚拟现实实的唯一好处处是安全的保保证,这是一一个父母主要要关心的问题题。这与通常常没有足够的的认知能力了了解危险的概概念的残疾儿儿童的父母更更
12、加相关,或或者他们没有有足够的身体体的技能来应应对危险情况况。虚拟现实实技术提供了了对在现实世世界中被认为为是危险的现现实环境的安安全访问,如如过人行横道道或消防安全全。在一个虚虚拟环境中练练习危险的技技能让孩子开开拓足够的认认知和物理技技能以及在现现实世界中安安全运用这些些技能的信心心(我等20007)。无无偏见环境能能够发展一个个在安全方面面的信心和能能力,是虚拟拟现实系统的的最有价值的的功能之一。总的来说,虚拟拟现实有能力力将不同介入入方法合并成成一个有凝聚聚力的项目去去迎合自闭症症儿童独特的的学习要求,通过结构控控制和系统的的指令,高程程度的现实主主义,保证身身体,心理和和情感上的安安
13、全。虽然其其理论优势明明显,虚拟现现实在多大程程度上实现了了这种潜能将将在下一节中中讨论。几种种方法将被提提出,每个都都将将虚拟现现实纳入自闭闭症儿童的治治疗。虚拟现实和自闭闭症治疗当前部分描述了了使用VR作作为自闭症儿儿童的治疗方方式及其可用用性。第一节节着重于使用用虚拟解决三三种孤独症的的基本不足中的两个个,即社会和和交际行为的的核心障碍。第第二部分论述述了虚拟现实实的扩展到其其他非诊断性性障碍和技能能不足是自闭症症儿童常见的的治疗目标。解决基本不足虚拟现实有支持持自闭症儿童童社会学习和和交流发展的的潜能。当前前节展示已经经创建的四个个独立程序,初步测试用用于自闭症儿儿童。每个程程序在虚拟
14、环环境的设计和和格式以及干干预本身的强强度等方面用用一种稍微不不同的方法改改善自闭症儿儿童社交和沟沟通行为。虚拟咖啡馆是一一个桌面虚拟拟现实程序,旨在教导在在公众场合中中适当的社会会行为。虚拟拟咖啡馆里描描绘了一个模模拟环境,配配有一个能购购买饮料,酒酒保和各种人人坐在凳子上上,排队秩序序,站在吧台台前的计数器器(见图1)。该程序包包含四个等级级,教导日益益复杂的社会会习俗与订购购,支付,在在人群中导航航,在一家咖咖啡馆坐下来来。孩子为了了完成任务收收到口头和文文字提示。通通过完整的程程序运作之后后,其中包括括两项训练,每项30 - 50分分钟长,青少少年能够用言言语表达,更更加复杂,将将他们
15、对社会会习俗的理解解应用在一个个咖啡馆环境境以及可以扩扩展他们学习习其他的虚拟拟场景(Miitchelll 20007)。虚拟拟咖啡馆项目目反映了在自自闭症治疗中中使用虚拟现现实常用方法法:提供一个个对常见场景景的现实模拟拟,将更加突突出线索,提提示和增强和和多个实践技技能的机会。能能否真正的普普遍化技能于于真实场景中中(例如:在在一个真正的的咖啡馆中),以及其他他类似的社会会习俗场景尚尚不清楚。名叫“我要表现现好像”的触触摸屏虚拟现现实工具是为为了教自闭症症儿童如何思思考想象(HHerrerra等20008)。这个个程序为了促促进想象力或或象征性思维维而开发,被被认为是对发发展前兆复杂杂的社
16、会的理理解。“我要要表现好像”这这一程序模拟拟一个虚拟超超市内,孩子子们可以对象象逐渐有更多多想象力的方方式与各种杂杂货相处。起起初,孩子们们探索超市。然然后他们与对对象功能交互互(例如,捡捡香蕉),最最终学会以虚虚构的方式(即操作对象象。把香蕉用用作电话)。实实际的干预是是非常密集的的,由每周三三个交易日,每次20 - 30分分钟长,持续续约2 - 3个月。孩孩子们通过多多个水平和复复杂度的程序序逐步进步。有有两个孩子的的自闭症试点点研究中,两两个孩子均改改善测试对象象的使用功能能,假装玩,想象力,和和魔法的理解解(Herrrera等22008)。这这些结果对使使用虚拟现实实工具来提高高自闭
17、症儿童童的象征性思思维能力提供供了初步支持持;然而,需需要更大规模模的研究来验验证这一结果果和评估假设设改善象征性性思维转化为为社会发挥行行为的变化。图一、虚拟城市市应用程序的的屏幕截图(米切尔等22007)。咖咖啡馆就是从从用户的角度度来看,其任任务是选择合合适的地方坐坐第三个项目是SStoryTTable、多多用户触控手手势投影系统统,它提供了了一个创新的的社会技能和和沟通培训方方法(Bauumingeer等20007)。SttoryTaable程序序采用协同虚虚拟环境中两两个孩子共同同努力,创建建一个虚拟的的故事通过选选择和排序的的各种实时屏屏幕和故事元元素,如设置置,情节和主主人公。一
18、些些故事元素必必须同时被两两个用户被移移动,这需要要两个孩子的的合作。干预预本身侧重于于教学和加强强关键社会技技能如眼神、轮轮流、分享和和联合指导行行为。实际的的程序为高功功能自闭症儿儿童设计,99到11岁,是结构化的的十多个200分钟的会话话。在治疗期期间,一对孩孩子在指导下下一起创建和和讲述故事。三三对孩子评估估这个项目。完完成课程后,所有的孩子子都呈现出更更多的积极的的社会行为,成功地推广广到另一个合合作领域,非非虚拟现实游游戏。此外,儿童游戏的的质量改进从从简单的平行行游戏到复杂杂,协调的游游戏,他们的的沟通进展从从简单的短语语到更复杂,深刻的话语语(Baummingerr等20077
19、)。StooryTabble项目支支持一种结合合刺激,奖励励可视化界面面,与真实的的人进行学习习和互动机会会的成功方法法。图2 教师与学学生虚拟合作作活动图(CCheng等等2010)任任务中,学生生需对老师的的指令选择适适当的面部表表情反应回应应。多用户虚拟环境境自闭症治疗疗的能力最近近被扩展到“协协作虚拟学习习环境”的概概念(CVLLEs),它它允许多个人人在同一个虚虚拟环境中相相互作用(CCheng和和Ye 20010)。这这个CVLEE程序旨在提提高自闭症儿儿童的社会能能力。虚拟现现实设计包括括两个虚拟场场景:教室和和户外场景。场场景包括单独独的化身(虚虚拟角色),每个代表一一个教师或
20、学学生,涉及的的社会任务包包括化身之间间语言和非语语言沟通。例例如,老师的的化身将执行行一个行为,问一个问题题,或表达一一种情感,学学生将被要求求做出适当反反应(见图22)。干预计计划是专为学学龄儿童自闭闭症干预包括括五个干预课课时,每个330-40分分钟长。三个个自闭症儿童童的报告已经经显示在感知知和表达语言言和非语言沟沟通的程度和和复杂度以及及增加积极的的行为,如眼眼神交流,适适当的礼仪和和倾听他人的的能力有渐进进式的进步(Chenng和Ye 2010)。因此,类类似于StooryTabble程序,可以推断出出,提供机会会与虚拟和非非虚拟中的人人进行交互可可能在虚拟或或非虚拟中任任何一个的
21、效效果要好。表1虚拟现实的的核心目标和和自闭症障碍碍治疗的程序序。表1总结结了4个虚拟拟现实程序,目目标核心、诊诊断的自闭症症障碍的讨论论部分主要解解决的不足。三三个项目注重重社会行为和和沟通行为,一一个注重想象象力和象征性性思维。每个个项目使用不不同类型的虚虚拟现实系统统和不同的干干预强度。行为目标VR系统和坏境境类型干预强度相关文献社会交际行为桌面VR,虚拟拟咖啡馆两个课时,每个30-500分钟Mirchelll等20007年想象力和象征性性思维可触桌面VR,“我要表现好像”每周3个课时,每个20-300分钟,持续2-3个月月Herreraa等20088年社会交际行为多用户触控手势势VR,
22、SttoryTaable应用用10个课时,每个20分钟Baumingger等20007年社会交际行为桌面VR,合作作虚拟学习环境5个课时,每个30-400分钟Cheng等22010年总的来说,这四四个项目显示示了改善特定定社会和交际际行为的潜力力。每个程序序方法处理问问题的方式略略有不同,但但每个均关注注提高个别技技能或行为并并提供重复的的实践机会(见表1项目目总结)。遇遇到的主要问问题是在现实实生活中这些些技能转换的的程度。目前前还不清楚如如果虚拟现实实提供的高度度的现实主义义的推广是否否会产生重大大影响。所有有程序需要将将概括任务纳纳入他们的评评价过程。总总的来说,程程序明显说明明一个事实
23、,即即使虚拟现实实有潜力成为为一个更大治治疗项目有价价值的助手,但很可能不不够作为一个个孤立的手段段为自闭症儿儿童提供治疗疗。解决其他不足尽管虚拟现实已已经成为解决决社会和交际际障碍定义自自闭症的常见见手段,也有有可能改变其其他领域的行行为和思维模模式。本节探探讨了利用虚虚拟现实技术术来解决自闭闭症儿童经常常遇到的普遍遍但非核心问问题。创建虚虚拟现实项目目来提高安全全行为,神经经认知不足和感觉不足。安全行为自1992年以以来,斯特里里克兰和他的的同事为普遍遍发育迟缓的的儿童开发各各种虚拟现实实系统,包括括自闭症。其其中的一个系系统是一个教教家庭消防安安全的桌面虚虚拟现实系统统。程序本身身的设计
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