Con este programa, desarrollado por científicos de Brasil y Estados Unidos, se efectúan mediciones de la atención visual de infantes con base en videos de sesiones de evaluación (imagen: divulgación)

Un software aumenta la precisión en la determinación del autismo en niños
07-08-2014

Con este programa, desarrollado por científicos de Brasil y Estados Unidos, se efectúan mediciones de la atención visual de infantes con base en videos de sesiones de evaluación

Un software aumenta la precisión en la determinación del autismo en niños

Con este programa, desarrollado por científicos de Brasil y Estados Unidos, se efectúan mediciones de la atención visual de infantes con base en videos de sesiones de evaluación

07-08-2014

Con este programa, desarrollado por científicos de Brasil y Estados Unidos, se efectúan mediciones de la atención visual de infantes con base en videos de sesiones de evaluación (imagen: divulgación)

 

Por Elton Alisson

Agência FAPESP – Los profesionales del área de Psicología podrán contar en algunos años más con una herramienta informática de análisis destinada a la detección del trastorno del espectro autista (TEA) en niños con mayor precisión.

Un grupo de investigadores de la University of Minnesota y de la Duke University, en Estados Unidos, en colaboración con colegas del Instituto de Computación de la Universidad de Campinas (Unicamp), desarrolló un software para el análisis automatizado de videos de test de detección de autismo.

Algunos de los resultados de los análisis de los test realizados con el software se describieron en la edición de junio de la revista Autism Research and Treatment.

“La idea es que el software pueda contribuir para aumentar la precisión en la detección del autismo en niños”, declaró Thiago Vallin Spina, estudiante de doctorado del Instituto de Computación de la Unicamp y uno de los autores del proyecto, a Agência FAPESP.

“Nuestra meta consiste en contar con una versión del software que pueda utilizarse en escuelas de educación infantil, para realizar la detección en niños con sospecha de autismo con mayor precisión, por ejemplo, y así poder derivarlos para la realización del diagnóstico a cargo de especialistas lo más pronto posible”, afirmó Vallin Spina, quien cursa su doctorado con beca de la FAPESP y bajo la dirección de tesis del profesor Alexandre Xavier Falcão.

De acuerdo con Vallin Spina, estudios recientes apuntan que muchos niños con TEA exhiben marcadores de comportamiento indicativos de autismo ya durante el primer año de vida, tales como la dificultad de desviar la mirada de un determinado punto para rastrear un estímulo visual.

Con el fin de intentar detectar más precozmente estos trastornos del desarrollo infantil –e iniciar una intervención clínica intensiva– comúnmente se aplican tres tipos de test conductuales, basados en la Escala de Observación de Autismo para Bebés (AOSI, por sus siglas en inglés), para evaluar la atención visual de los niños.

En el primer test, se agita un juguete sonoro del lado izquierdo del niño, y enseguida se balancea otro juguete en el costado derecho, con el fin de evaluar el tiempo que éste tarda en responder al segundo estímulo desviando su mirada.

En tanto, en el segundo test, se mueve horizontalmente un juguete cerca del rostro y en el campo de visión del niño, para verificar si existe algún retraso en el rastreo del movimiento del objeto.

En el tercer test, se arroja un balón en dirección hacia el niño para verificar si éste la sujeta y establece contacto visual e interacción social con el especialista.

El problema radica en que estos test se realizan en tiempo real, y durante su realización el profesional debe no solamente controlar el estímulo, sino también cronometrar el tiempo que tarda el niño en reaccionar, lo que torna al diagnóstico impreciso, según Vallin Spina. “El tiempo de atraso del niño para reaccionar a los estímulos considerado en estas mediciones de atención visual es de uno a dos segundos”, dijo.

“Por eso, el diagnóstico de TEA mediante estos test depende en gran medida de la experiencia y la exactitud del especialista para registrar con precisión el tiempo de retraso en la respuesta del niño al estímulo”, dijo Spina.

Mediciones automáticas

Para intentar aumentar la precisión de los resultados, los investigadores desarrollaron algoritmos (secuencias de mandos) de procesamiento de imágenes y de visión computacional, que efectúan mediciones automáticas de la atención visual de los niños durante los test conductuales de detección de TEA con base en la grabación de videos de sesiones de evaluación.

Para ello utilizaron grabaciones de videos de test de comportamiento durante sesiones de evaluación de TEA realizados por Amy Esler, docente de Pediatría en la University of Minnesota, con un grupo de 12 niños con edades entre 5 y 18 meses derivados para la realización de los test. Las grabaciones se hicieron durante la pasantía de investigación de Vallin Spina en la universidad estadounidense, en el grupo del profesor Guillermo Sapiro.

“Pusimos dos cámaras convencionales de alta resolución en la sala donde se realizaron las sesiones de estudio: una ubicada en el centro de la mesa de la profesora Esler y enfocada hacia el costado donde estaban los niños, y la otra en un rincón de la sala, para obtener una visión general del comportamiento de los niños durante las sesiones”, comentó Vallin Spina.

El software fue capaz de rastrear la dirección del rostro de los niños a los que se les aplicaron los test conductuales de atención visual. Para hacerlo, el sistema informático detectó inicialmente la dirección de los ojos y de la nariz de los niños en el primer cuadro (frame) del video de los test con relación al objeto que se les presentaba.

Mediante algoritmos de visión computacional, el software evaluó si la dirección de los ojos y de la nariz de los niños se repetía o cambiaba en los cuadros siguientes del video.

De esta forma, se determinaron vectores de movimiento de los ojos y de la nariz del niño de un cuadro a otro y, mediante mediciones geométricas, se estimó en qué dirección dirigía su mirada durante los test con relación a los objetos: si en dirección a ellos o no.

“Como tenía presente en qué dirección el niño estaba mirando en el primer cuadro del video y cuál era la posición del objeto, el software fue capaz de rastrear los movimientos de los ojos del niño e indicar si presentaban o no una correlación con la dirección del juguete”, explicó Vallin Spina.

Los resultados de las análisis de los videos hechos con el software se compararon con la evaluación clínica a cargo de Esler con base en la observación en tiempo real de los test y en los propios videos –sin haber pasado por los análisis del software– y con los análisis de dos estudiantes de la carrera de Psicología y de una psicóloga no especializada en autismo.

La comparación mostró que el programa fue capaz de detectar señales indicativas de comportamiento autista tan bien como la especialista y mejor que la psicóloga y que los estudiantes de Psicología.

“El programa permite registrar los tiempos de reacción del niño a un estímulo visual con hasta décimas de segundo, toda vez que cada segundo de un video tiene 30 cuadros”, explicó Vallin Spina.

Posibles aportes

Este software constituye una primera etapa de un proyecto a largo plazo desarrollado por un grupo multidisciplinario de investigadores de las áreas de Psicología, visión computacional y aprendizaje de máquina que apunta a desarrollar herramientas de bajo costo, automáticas y de análisis cuantitativo de datos que pueden resultar útiles para la identificación más precoz de TEA en niños.

Pese a que los síntomas del autismo surgen muchas veces prematuramente, y a que este trastorno de comportamiento puede diagnosticarse durante los primeros años de vida, la edad promedio del diagnóstico de TEA en países como Estados Unidos se ubica cerca de los 5 años, según señalan los autores del artículo.

“El software podrá contribuir con los profesionales del área de Psicología y con investigadores del TEA para la detección de marcadores de riesgo de autismo mediante el análisis de grandes cantidades de videos del comportamiento natural de los niños en casa o en la escuela, o de las propias sesiones de evaluación clínica”, dijo Vallin Spina.

“Asimismo, abre las puertas para la mejora de los protocolos de evaluación en curso y para el descubrimiento de nuevas características de comportamiento de niños con TEA, lo que aumentando la granularidad de los análisis y suministra datos en una escala más fina”, sostuvo.

En su investigación doctoral, Vallin Spina utiliza algoritmos para analizar a partir de videos un comportamiento motor de posicionamiento y movimiento de brazos identificado como una posible nueva señal característica de autismo.

Este comportamiento, denominado asimetría de los brazos, se detectó durante estudios realizados en los últimos años con niños autistas de entre 18 y 24 meses de edad.

Los autores del estudio detectaron que, a diferencia del caminar de los niños sin autismo –cuyos brazos tienden a permanecer al lado del cuerpo, en una posición simétrica y con movimiento de balanceo– los niños con autismo exhiben un posicionamiento asimétrico de los brazos, con uno extendido y otro flexionado horizontalmente y hacia adelante.

“Desarrollamos un software para medir ese comportamiento motor específico. La idea es expandir su aplicación para medir otros movimientos que también son bastante característicos de los niños con TEA, tales como el balanceo del tronco hacia adelante y hacia atrás”, comentó Spina.

En tanto, el grupo de investigadores de la Duke University desarrolla un aplicativo para tablets con miras a modificar la forma de aplicación de los test de atención visual actual. El objetivo es imitar los mismos tipos de interacciones que miden los test con juguetes y pelotas, pero sin la necesidad de utilizar estos objetos.

“Ellos están debatiendo qué tipos de comportamientos indicativos de autismo podrían detectarse con esta aplicación para tablet”, comentó Vallin Spina, quien no participa directamente en el proyecto. “Pretendemos dar continuidad a la cooperación con Sapiro en la Duke University en el marco de un proyecto conjunto luego de que yo concluya mi doctorado.”

El artículo Computer vision tools for low-cost and noninvasive measurement of autism-related behaviors in infants (doi: 10.1155/2014/935686), de Vallin Spina y otros, puede leerse en la revista Autism Research and Treatment, en: www.hindawi.com/journals/aurt/2014/935686.

 

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