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Medicina (Buenos Aires)

versión impresa ISSN 0025-7680versión On-line ISSN 1669-9106

Medicina (B. Aires) vol.82  supl.1 Ciudad Autónoma de Buenos Aires mar. 2022

 

ARTÍCULO ORIGINAL

Intervenciones tecnológicas adaptativas para el trastorno del espectro autista: una revisión bibliográfica

Adaptive technological interventions for autism spectrum disorder: a literature review

Mariano Alcañiz1  * 

Luna Maddalon1 

Maria Eleonora Minissi1 

Marian Sirera2 

Luis Abad2 

Irene A. Chicchi Giglioli1 

1 Instituto de Investigación e Innovación en Bioingeniería (i3B), Universitat Politécnica de Valencia, Valencia, España

2 Centro de Desarrollo Cognitivo Red Cenit, Valencia, España

Resumen

Los individuos con trastornos del espectro autista suelen describirse con deficiencias comunicativas, sociales, emocionales y de comportamiento. A menudo están aislados y son pasivos, con pocas oportunidades de interacción positiva y constructiva con el mundo exterior. Por otra parte, pueden mostrar comportamientos retraídos, estereotipados y disruptivos. Estas condiciones pueden dificultar seriamente sus habilidades adaptativas al ambiente, con consecuencias negativas en su calidad de vida. La heterogeneidad fenotípica y la manifestación, así como la gravedad de los síntomas, pueden variar considerablemente según el niño. Esos determinan la necesidad de intervenciones personalizadas y adaptivas según las necesidades específicas, incluyendo factores como la edad, las habilidades intelectuales y las áreas afectadas específicas. Una intervención temprana promovería las habilidades adaptativas, la autodeterminación y la autonomía hacia el entorno. No obstante, los tiempos de esperas y los costes no permiten una evaluación temprana y como consecuencia los tiempos de intervención se retrasan afectando la cualidad de vida de los niños y de los pa dres. Además, los programas tradicionales de intervención dependen de la experiencia de los terapeutas. Una posible forma de superar este problema es el uso de tecnología adaptativa objetiva según las necesidades. El objetivo de este artículo es proporcionar una visión general de las pruebas empíricas disponible en los últimos siete años. En total, se seleccionaron 8 estudios, con 132 participantes que utilizaron 4 sistemas tecnológicos. Por último, se discuten las implicaciones tecnológicas, clínicas, psicológicas y rehabilitadoras de los hallazgos. Se esbozaron directrices prácticas dentro de esta área temática como perspectivas de investigación futuras.

Palabras clave: Trastornos del espectro autista; Intervención; Adaptativo; Tecnología; Niños; Personalizado

Abstract

Individuals with autistic spectrum disorder are often described as having communication, social, emo tional, and behavioral impairments. They are often isolated and passive, with few opportunities for positive and constructive interaction with the outside world. Moreover, they may exhibit withdrawn, stereotyped and disruptive behaviors. The aforementioned conditions can seriously hamper their ability to adapt to the environment, with negative consequences on their quality of life. Phenotypic heterogeneity and manifestation, as well as symptom severity, can vary greatly from child to child. These determine the need for individualized and adaptive interventions according to specific needs, including factors such as age, intellectual ability, and specific affected areas. Early intervention would promote adaptive skills, self-determination, and autonomy towards the environment. However, wait times and costs do not allow for early assessment, and therefore intervention times are delayed, affecting the quality of life of children and parents. In addition, traditional intervention programs depend on the expertise of the therapists. One possible way to overcome this problem is by using objective adaptive technologies based on needs. This article aims to provide an overview of the empirical evidence available over the past seven years. Overall, 8 studies were selected, with 132 participants using 4 technological systems. Finally, the technological, clinical, psychological, and rehabilitative implications of the findings are discussed. Practical guidelines within this topic area are outlined as future research perspectives.

Key words: Autistic spectrum disorders; Intervention; Adaptive; technology; Children; Personalized

El Trastorno del Espectro Autista (TEA) es un tras torno del neurodesarrollo caracterizado por déficits que producen limitaciones en áreas específicas o limitaciones globales a nivel personal, social y académico1-7. Especí ficamente, estos individuos exhiben déficits persistentes en la interacción social (es decir, reciprocidad emocional, comunicación no verbal) y patrones de comportamiento restrictivos y repetitivos. Las personas con TEA pueden hiperreaccionar a los estímulos ambientales, por lo que pueden tender a aislarse o interesarse por lugares tranqui los8. Por el contrario, los individuos con TEA hiporreactivos tienen dificultades para interceptar los estímulos ambien tales. En ambos casos, tienen pocas oportunidades de interactuar de manera positiva, constructiva y educativa con el mundo exterior. Las conductas (retraídas, este reotipadas y disruptivas) asociadas a dificultades en el procesamiento e integración de la información sensorial dificultan su capacidad de adaptación al entorno, con con secuencias adversas para su calidad de vida y la vida de sus familiares. Lo anterior puede diferir de un caso a otro. Con un mismo criterio diagnóstico, existen diferentes ex presiones fenotípicas: el TEA se manifiesta en diferentes formas clínicas al nivel de gravedad y capacidad afectada. Los tres niveles de clasificación se basan en la gravedad de los síntomas (deficiencias en la comunicación social y patrones de comportamiento restrictivo y repetitivo) y se dividen en que requieren apoyo, que requieren un apoyo sustancial y que requieren un apoyo muy sustancial5.

Teniendo en cuenta el amplio abanico de combina ciones de capacidad y gravedad y el hecho de que cada caso de TEA es diferente del otro, es evidente la gran necesidad de adoptar una intervención personalizada para cada individuo de acuerdo con sus necesidades específicas, incluyendo factores como la edad, capacidad intelectual y áreas específicas afectadas. La intervención temprana (alrededor de los 2-3 años) promovería la ca pacidad del niño de autonomía y adaptación al entorno. La intervención temprana apela a la plasticidad cerebral de los niños, lo que los lleva a desarrollar su potencial y lograr resultados exitosos. Sin embargo, los largos tiem pos de espera y los altos costos médicos no permiten una evaluación temprana4. Debido a estos problemas, los tiempos de intervención a menudo se retrasan, lo que afecta negativamente las posibilidades de mejora y un camino efectivo que tiene como objetivo mejorar la calidad de vida del niño. Además, los programas de intervención tradicionales dependen de la experiencia de los terapeutas. Por ejemplo, los médicos de atención primaria, que en la mayoría de los casos representan el primer contacto diagnóstico, no tienen recursos o no están suficientemente capacitados en el trastorno para intervenir en detrimento de la intervención temprana6. Incluso en una etapa posterior, las habilidades de los terapeutas pueden retrasar el diagnóstico y el tratamiento del niño. La diversidad de sus antecedentes culturales y personales, su motivación, lenguaje y condición clínica, limitan la adaptabilidad del terapeuta a las características de los niños con TEA3.

Una forma posible de superar estas limitaciones es mediante el uso de tecnologías adaptativas objetivas ba sadas en las necesidades. Hoy en día, la incorporación de la tecnología a los enfoques terapéuticos se mueve hacia el “cómo” funciona, para “quién” y en qué “condiciones”7. Ya se han implementado varias tecnologías para mejorar las habilidades de comunicación social, el comportamien to y las habilidades cognitivas de los niños con TEA. La tecnología crea entornos en los que los niños pueden entrenarse y gestionar las interacciones sociales de forma segura, predecible y agradable. La solución de adopción de tecnología adaptativa permite personalizar cada enfo que de tratamiento específico para niños. Una interven ción adaptativa consiste en una secuencia de reglas de decisión clínica que orientan cómo y cuándo cambiar la dosis y el tipo de tratamiento en función de determinadas medidas2. Por lo tanto, en función de la variación en las variables medidas, la intervención se ajusta para que se adapte al niño. Además, algunos investigadores afirman que los sistemas de tecnología adaptativa son capaces de responder en tiempo real a comportamientos para el desarrollo de la comunicación social con una precisión más allá de la observación humana9,10.

El objetivo principal de este artículo es proporcionar una visión general de la evidencia empírica, con respecto a las tecnologías adaptativas implementadas, disponible durante los últimos siete años (2014-2021). En general, se seleccionaron y discutieron ocho estudios de interven ción de base tecnológica en las siguientes secciones. El último objetivo de este estado de la técnica es resaltar las fortalezas y debilidades de estos hallazgos.

Materiales y métodos

Se realizó una primera búsqueda computarizada a través de la base de datos electrónica PubMed Central® utilizando las siguientes palabras clave: (“technological system” OR “technology”) AND (“adaptive” OR “personalized” OR “customized” OR “individualized” OR “tailored”) AND (“autistic spectrum disorder” OR “autism” OR “ASD”) AND (“intervention” OR “training” OR “therapy” OR “clinical trial”) AND (“toddler” OR “children” OR “infant”). Incluyendo los criterios referidos: a) artículos de investigación, b) participantes entre 2 y 10 años (o con un promedio de menos de 10 años), c) intervención de base tecnológica en TEA, yd) programa de intervención de base adaptativa. Los criterios de exclusión fueron: a) artículo de revisión sistemática, capítulo de libro y / o metaanálisis, b) artículo publicado en idiomas diferentes al inglés, c) artículos que no informaron el método de estudio y / o resultados, yd) estudios que implementaron tecnologías que no se ajustan a las necesidades de los niños.

En consecuencia, se incluyeron ocho estudios en la revi sión, que involucraron a 147 participantes (de los cuales 15 eran niños con desarrollo típico) y cuatro tecnologías diferentes. Finalmente, los resultados de la evidencia disponible se han resumido e interpretado en la sección de “discusión”. Los hallazgos se han categorizado en: tipo de artículo, habilidad investigada, modelo terapéutico adoptado, número de sesio nes y tipo de tecnología implementada. Los datos se refieren al objetivo de investigación de este artículo.

Resultados

Los sistemas adaptativos en el contexto de los TEA han ido ganando impulso en los últimos años, por lo que la bi bliografía presente hasta la fecha no es sustancial. Como se informa en la Tabla 1, se identificaron y consideraron ocho artículos para este documento. Cinco artículos tenían como objetivo presentar la tecnología a través de estudios de usabilidad, los tres restantes, en cambio, se centraron en aspectos de intervención relacionados con las habilidades sociales o las actividades diarias. Todos los artículos intervencionistas se refieren a un modelo cognitivo-conductual implementado mediante interven ciones que van desde 7 a 60 sesiones administradas en un máximo de 24 semanas. La tecnología implementada en los ensayos clínicos varió entre móvil, robot y head-tracker. Algunos de estos han sido compatibles con tecnologías accesorias como Kinect, EEG y dispositivos de generación de voz.

Tabla 1 

Los resultados demuestran que el uso de robots es un activo valioso para garantizar una buena interacción con los niños con TEA, lo que permite una intervención eficaz desde el punto de vista clínico y rehabilitador4. Aunque los robots reportan un gran potencial en intervenciones de atención e imitación conjunta1, compromiso y estado afectivo9, el uso de un display permite la administración de estímulos más complejos. Por ejemplo, en un estudio, se agregó un teléfono a un robot para mostrar señales emocionales y solicitar respuestas3. Asimismo, los dispo sitivos móviles se han implementado como herramienta de comunicación2 para entrenar conductas positivas6, y en terapia ocupacional8. Otra forma de mostrar los estímulos es mediante pantallas. La pantalla permite un uso más inmersivo de la tecnología en comparación con los dispositivos móviles, pero ciertamente es más cara y físicamente no se puede utilizar más allá de una configu ración ad-hoc. Esta tecnología ha demostrado ser capaz de administrar indicaciones de orientación social y de impulsar un desempeño correcto10. Finalmente, el sistema head tracker permite hacer inferencias sobre la dirección de la mirada y las áreas de interés social de atención. Este sistema de rastreo de bajo costo, no invasivo y altamente tolerado para niños con TEA cumple con las limitaciones del uso de rastreo ocular4.

Discusión

El objetivo de este artículo fue aportar evidencias sobre las tecnologías adaptativas disponibles en la literatura, con sus implicaciones técnicas y clínico-terapéuticas. Los artículos seleccionados mostraron que las intervenciones de tecnología adaptativa conducen a mejoras clínicas en áreas deterioradas típicas de los TEA. La posibilidad de adecuar la intervención según las necesidades y habili dades del niño es funcional a la creación de un camino personalizado en cada etapa en función de las mejoras relativas a los déficits de cada caso clínico. Es decir, un estudio mostró que a través de la intervención terapéutica adaptativa adoptada, hubo mejoras en las expresiones comunicativas habladas espontáneas y la atención con junta2. La intervención adaptativa implicó clasificar al niño como respondedor o respondedor lento y una opción de entrenamiento (intensiva o no) basada en esta clasifica ción. Al final del tratamiento, los niños clasificados como mínimamente verbales obtuvieron ganancias significati vas en los resultados. El déficit de atención conjunta a menudo se presenta en varios estudios, ya que es una construcción específica de un trastorno. Entre estas in vestigaciones, se creó un escenario adaptativo dinámico que cambia según el puntaje de atención del niño, y se reveló que tiene una precisión de 82, 4%3. El sistema utilizó escenarios de interacción que variaron según los puntajes de la evaluación del desempeño en tiempo real del niño. Además, las puntuaciones de las secciones se almacenaron individualmente y se usaron para actuali zar o modificar escenarios para usar durante la próxima sesión. En otro ensayo clínico, en cambio, se utilizó la atención conjunta como un medio de activación entre el robot y el niño para implementar una intervención de imi tación motora adaptativa1. En este estudio, la intervención adaptativa de “señales de menor a mayor” se actuó solo cuando fue necesario, el robot asistió visual y verbalmente al niño solo si era esencial y no siguiendo un sistema en capas. Por tanto, cuando era relevante, el robot llamaba la atención y luego sugería movimientos a imitar: activaba al niño y lo impulsaba a través de estímulos de refuerzo hasta el límite máximo de intentos posibles. Los estudios de usabilidad se preocupan principalmente por verificar la viabilidad de las tecnologías implementadas, pero al mismo tiempo, aportan importantes conocimientos sobre las aplicaciones terapéuticas. De hecho, las tecnologías adaptativas tienen el potencial de permitir la personaliza ción de la intervención en función de los estados afectivos, el rendimiento, la vida diaria e incluso la cultura de cada niño9,10. Por ejemplo, algunos investigadores han dise ñado un sistema que agrupa a los niños en función de sus datos demográficos (cultura y género), estimando los niveles de valencia, excitación y compromiso de cada niño para modular la interacción robot-niño en los siguientes pasos del proceso terapéutico9. En un estudio posterior, se ha desarrollado una arquitectura que captura información de atención en tiempo real para tomar decisiones sobre el envío de retroalimentación de refuerzo. Por tanto, si el niño no reaccionaba al estímulo propuesto en el monitor, el sistema enviaba un aviso según una secuencia jerár quica hasta conseguir la atención del niño. Un proyecto reciente de terapia ocupacional está desarrollando un sistema que tiene como objetivo adaptar las rutinas sensoriales a las necesidades individuales del niño. La aplicación almacena datos de la vida diaria del niño, sobre esta base el terapeuta personaliza y selecciona en el sistema las próximas estrategias de intervención8. A menudo, estas tecnologías actúan en tiempo real para ajustar su función en función del desempeño del niño, las respuestas conductuales, los intereses y las situaciones mentales4,6,10. La técnica en tiempo real permite variar los patrones de acción en respuesta a cualquier información mínima de entrada adquirida por el sistema tecnológico, ya sea un cambio de comportamiento o físico del niño, y devuelve instantáneamente una salida individualizada. Uno de estos estudios se centró en la adaptación del sistema.

La tecnología disponible en la literatura parece ser prometedora en el autocuidado y las dificultades psico sociales relacionadas con los trastornos del desarrollo de los niños7. El análisis de los artículos llevó a esbozar la contribución y el impacto positivo que tienen las tecnolo gías adaptativas en la intervención clínica. La aplicación de estos sistemas se puede aprovechar para proporcionar nuevas direcciones para la terapia, dadas las capacidades potenciales para hacer que los tratamientos sean altamen te individualizados, intensivos y flexibles4. Un aspecto a tener en cuenta es el costo y el tiempo que implicaría un enfoque adaptativo de la intervención. En una intervención tradicional, en la que el tratamiento se adapta al estado de desarrollo de los niños, los costos monetarios y de carga de casos del tratamiento son sustanciales2. La segunda gran contribución que aportan las tecnologías adaptativas es el apoyo a los terapeutas. La ventaja de estas tecnolo gías es que no se requiere un compromiso prolongado por parte del terapeuta, la terapia incluso se puede realizar en casa, y la intervención no se contamina por la interacción que implica la transmisión de información a través de la comunicación no verbal1,3. La tecnología permite llenar esas brechas de atención, sesgos subjetivos y horas que son difíciles de satisfacer para los terapeutas humanos. Además, los sistemas tecnológicos permiten almacenar una gran cantidad de datos que los terapeutas pueden consultar para la toma de decisiones clínicas6. En este sentido, las tecnologías pueden ayudar y complementar el trabajo del terapeuta para orientarlo en la personalización de las estrategias de intervención y sus evaluaciones3,10. Debido a la heterogeneidad de los síntomas de TEA, las estrategias de intervención que son válidas para un niño no pueden aplicarse fácilmente a otros. Por lo tanto, hacer la personalización es un desafío para los terapeutas3. Las intervenciones adaptativas proporcionan datos para un gran número de niños con TEA al orientar a los terapeutas sobre cómo aprovechar la heterogeneidad en la respuesta al tratamiento2. Los datos pueden ayu dar al terapeuta a ver los patrones de comportamiento idiosincrásicos de un niño al interactuar y rastrear cómo varían en múltiples sesiones9. Dadas las limitaciones de los terapeutas humanos, los sistemas de tecnología adaptativa pueden ser prometedores en el futuro para complementar (pero no reemplazar) la atención individual basada en la evidencia10.

Con base en la literatura investigada y los resultados discutidos, parece que los sistemas de tecnología adap tativa son una solución intervencionista exitosa para usar con niños con TEA. La investigación futura debe centrarse en la creación de un sistema no invasivo que proporcione un entorno seguro, interactivo y terapéutico que promueva la participación en las experiencias de aprendizaje; finalmente, el diseño debe adaptarse a las necesidades del niño de manera que optimice la expe riencia y la adaptación al entorno8. Teniendo en cuenta estos tipos de tecnologías altamente funcionales para una intervención personalizada, nuestra futura contribución al tema en cuestión se centrará en la creación de un sistema de tecnología adaptativa que pueda adaptarse a las habilidades y necesidades de los niños con TEA. Es decir, nuestra propuesta implica la creación de escenarios que se adapten durante las sesiones de terapia a la cla sificación única de cada paciente en función de variables psicofisiológicas y biomarcadores conductuales. Como tal, esperamos que el sistema de tecnología implementado y el aprendizaje de los niños con TEA puedan mejorarse mutuamente.

Conclusiones

Mensajes principales. Conocimiento actual

1. Los sistemas adaptativos permiten personalizar cada tratamiento específico del niño.

2. Estudios previos han demostrado que las interven ciones de tecnología adaptativa conducen a mejoras clínicas en áreas deterioradas típicas de TEA.

3. Los sistemas de tecnología adaptativa integran el trabajo del terapeuta en intervenciones individualizadas.

Contribución del artículo

1. La contribución de este artículo es proporcionar una descripción general de la evidencia empírica disponible con respecto a las tecnologías adaptativas implementadas.

2. Se discutieron las implicaciones tecnológicas, clí nicas, psicológicas y de rehabilitación de los hallazgos.

3. Las pautas prácticas dentro de esta área temática se han esbozado como perspectivas futuras.

Agradecimientos:

Este trabajo fue apoyado por el pro yecto financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España “Sistema de RV adaptativo para intervenciones de TEA basado en biomarcadores implícitos” (PID2020- 116422RB-C21).

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*Direccion postal: Dr. Prof. Mariano Alcañiz Raya - Univ. Politécnica Valencia. I3B/CPI cubo 8B - Camino vera s/n, 46022, Valencia, España e-mail: malcaniz@i3b.upv.es

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