Autores: Ing. Antonio Carlos Rivera Corona,
Resumen: El Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad (TDAH) es uno de los trastornos del desarrollo neurológico más frecuentes en la niñez. Este artículo examina la utilización del seguimiento ocular en un sistema de interacción física humano-robot (HRpI), como herramienta innovadora para el diagnóstico y tratamiento del TDAH. Se describe un exergame propuesto, denominado “ADHD K9 Canine Quest”, como tecnología emergente para proporcionar una solución novedosa que fortalece el diagnóstico temprano y la autorregulación en niños.
Palabras clave: TDAH, seguimiento ocular, exergame, diagnóstico, tratamiento.
Declaración de importancia: Este trabajo contribuye al abordaje multidimensional del TDAH, ofreciendo soluciones tecnológicas que podrían mejorar significativamente el diagnóstico y tratamiento de este trastorno, impactando positivamente en la calidad de vida de millones de niños y sus familias.
Disciplina principal: Neurociencia cognitiva.
Áreas de aplicación: Psicología infantil, educación especial, ingeniería biomédica.
Industria mayormente relacionada: Tecnología educativa y salud.
Introducción al TDAH y sus desafíos actuales
El TDAH es una realidad que afecta a millones de niños en todo el mundo. En Estados Unidos, aproximadamente el 9.8% de los niños entre 3 y 17 años han sido diagnosticados con TDAH, mientras que, en México, se estima que un 8% de la población infantil lo padece [1]. A pesar de su prevalencia, el TDAH enfrenta desafíos importantes en su diagnóstico y tratamiento. Los métodos actuales de diagnóstico presentan limitaciones significativas. Un estudio reveló que el 64% de los neuropediatras y psiquiatras infantiles inician el tratamiento farmacológico basándose únicamente en la sintomatología del niño [2]. Este enfoque subjetivo puede llevar a sesgos y diagnósticos incorrectos, afectando el curso del tratamiento. Por otro lado, los tratamientos farmacológicos, aunque efectivos, también presentan desafíos. Los fármacos psicoestimulantes, como el metilfenidato y las anfetaminas, pueden causar efectos secundarios como irritabilidad, insomnio y aumento de la ansiedad. Los no psicoestimulantes, como la atomoxetina y los antidepresivos, también tienen inconvenientes como la acción lenta o la necesidad de ingesta en forma de tableta, lo cual puede ser problemático para niños pequeños [3].
El seguimiento ocular como herramienta prometedora
En este contexto, el seguimiento ocular, o eye-tracking, ha emergido como una técnica prometedora. Esta tecnología no invasiva mide y analiza los movimientos oculares, proporcionando información valiosa sobre los procesos atencionales y cognitivos [4]. Investigaciones recientes han demostrado el potencial del seguimiento ocular en el diagnóstico del TDAH. Un estudio utilizó el análisis del ángulo de vergencia durante tareas de atención y encontró que los modelos de aprendizaje automático pudieron clasificar a los pacientes con TDAH de los controles sanos con una precisión del 96.3% [5]. Este nivel de precisión supera significativamente a los métodos de diagnóstico tradicionales.
Además del diagnóstico, el seguimiento ocular también ha mostrado promesa en el tratamiento. El desarrollo de un juego interactivo de seguimiento ocular llamado RECOGNeyes fue ideado para entrenar la atención visual en niños con TDAH. Los resultados fueron prometedores, mostrando una mejora del sistema de atención visual [4].
Exergame basado en un sistema HRpI: “ADHD K9 Canine Quest”
En este artículo, presentamos un sistema innovador que integra el seguimiento ocular con otras tecnologías emergentes para ofrecer una solución integral al TDAH. El HRpI combina interfaces hápticas en interacción con ambientes virtuales dinámicos, y que en conjunto con el seguimiento ocular, integran una plataforma interactiva o exergame para estimulación neurocognitiva. Las interfaces hápticas proporcionan retroalimentación táctil, mientras que el seguimiento ocular evalúa variables relacionadas con la concentración visual del niño. “ADHD K9 Canine Quest” es un exergame diseñado específicamente para niños con TDAH. En este juego, los niños guían a un perro a través de un entorno interactivo lleno de desafíos, distracciones y premios. A medida que el niño juega, el sistema analiza sus movimientos oculares y adapta el juego en consecuencia, ofreciendo una experiencia personalizada que estimula y entrena sus habilidades atencionales.
Tabla 1. Componentes del exergame «ADHD K9 Canine Quest»
En la Tabla 1, se presentan los componentes fundamentales que se aplicaron a las reglas del juego, para diagnóstico y tratamiento del TDAH.
Este enfoque no solo hace que el diagnóstico y tratamiento sean más atractivos para los niños, sino que también permite una evaluación continua y adaptativa de sus capacidades cognitivas.
En la Figura 1, se presenta un niño interactuando con el exergame ‘ADHD K9 Canine Quest’. Este juego está diseñado para ayudar en el diagnóstico y tratamiento del TDAH, proporcionando una experiencia de juego personalizada que estimula y entrena las habilidades atencionales del niño.
Figura 1. Niño interactuando con el exergame.
En la Figura 2, se presenta un diagrama que ilustra las distintas etapas del exergame utilizado para el diagnóstico y tratamiento del TDAH. El diagrama se divide en tres secciones principales: i) exploración inicial, ii) entrenamiento y iii) búsqueda final.
Figura 2. Esquema general de las etapas del exergame “ADHD K9 Canine Quest”
En la Figura 3, se describe la incorporación del dispositivo háptico Phantom Omni en el entrenamiento basado en guiado háptico del exergame, lo que ofrece beneficios significativos tanto tecnológicos como clínicos. Tecnológicamente, proporciona retroalimentación táctil precisa, mejorando la inmersión y la interactividad. Su control de movimiento de alta precisión en 3D es crucial para tareas que requieren destreza. Además, es posible la personalización y adaptación del nivel de dificultad de acuerdo a las necesidades del usuario.
Figura 3. Integración del dispositivo háptico como componente de interacción con el exergame.
Desde el punto de vista clínico, mejora la rehabilitación cognitiva y conductual al permitir la práctica de tareas específicas con retroalimentación en tiempo real. Esto es beneficioso para la atención, la coordinación y la motricidad fina, especialmente en pacientes con trastornos neuropsiquiátricos como el TDAH. El dispositivo también facilita la evaluación y el seguimiento del progreso del paciente, permitiendo una terapia más personalizada. La retroalimentación háptica puede reducir la frustración y el estrés, y la gamificación de los ejercicios aumenta la motivación y la adherencia al tratamiento.
Perspectivas futuras
El potencial del seguimiento ocular y el HRpI en el TDAH es amplio. Las perspectivas futuras, impulsadas por la naturaleza heterogénea de esta neurodivergencia, buscan integrar estas tecnologías con otras, como el análisis de señales fisiológicas mediante electroencefalografía (EEG) y electrocardiografía (ECG) [1], así como el procesamiento de imágenes con resonancia magnética funcional (fMRI) y otros métodos de diagnóstico. La aplicación de técnicas de aprendizaje automático y profundo, se plantea como un medio para lograr una evaluación más exhaustiva del estado cognitivo y emocional del niño [6]. Estos avances no solo prometen mejorar el diagnóstico y tratamiento del TDAH, sino que también podrían impactar positivamente en el rendimiento escolar de los niños. Al mejorar las habilidades neurocognitivas a través de la estimulación, se espera que los niños muestren mejoras en habilidades básicas del pensamiento como el cálculo, la lectura y la escritura, sentando bases sólidas para su futuro académico [7].
Conclusión
Un sistema HRpI con el componente de seguimiento ocular, conforma un exergame que ofrece una perspectiva innovadora y multidimensional para abordar el TDAH. Estos avances no solo prometen diagnósticos más precisos y tratamientos más efectivos, sino que también abren un panorama de vertientes de investigación que permitirán mejorar la calidad de vida y el futuro de los niños con TDAH, desarrollando un mayor potencial de desarrollo neurológico y adaptativo en su contexto familiar, educativo y social.
Referencias
[1] J. Aparicio-Juárez, O. A. Domínguez-Ramírez, and E. A. Escotto-Córdova, “Emerging Technologies in the Diagnosis and Treatment of ADHD,” 2024.
[2] K. Bruchmüller, J. Margraf, and S. Schneider, “Is ADHD diagnosed in accord with diagnostic criteria? Overdiagnosis and influence of client gender on diagnosis,” J. Consult. Clin. Psychol., vol. 80, no. 1, pp. 128–138, 2012.
[3] M. A. Moreno Fontiveros, M. J. Martínez Vera, A. Tejada González, V. González Igeño, and O. García Resa, “Actualización en el tratamiento del trastorno del déficit de atención con/sin hiperactividad (TDAH) en Atención Primaria,” Rev. Clínica Med. Fam., vol. 8, no. 3, pp. 231–239, 2015, doi: 10.4321/s1699-695×2015000300006.
[4] A. García-Baos, D. Tomas, I. Oliveira, P. Collins, C. Echevarria, L. P. Zapata, and H. Super, “Novel interactive eye-tracking game for training attention in children with attention-deficit/hyperactivity disorder,” The primary care companion for CNS disorders, vol. 21, no. 4, p. 26348, 2019.
[5] P. V. Casal, F. L. Esposito, I. M. Martínez, A. Capdevila, M. S. Puig, N. de la Osa, J. Cañete, “Clinical validation of eye vergence as an objective marker for diagnosis of ADHD in children,” J. Attention Disorders, vol. 23, no. 6, pp. 599-614, 2019.
[6] H. W. Loh, C. P. Ooi, P. D. Barua, E. E. Palmer, F. Molinari, and U. R. Acharya, “Automated detection of ADHD: Current trends and future perspective,” Comput. Biol. Med., vol. 146, 2022, doi: 10.1016/j.compbiomed.2022.105525.
[7] M. A. de Sánchez, “Desarrollo de Habilidades de Pensamiento,” in Procesos básicos del pensamiento, 2nd ed. México: Trillas, ITESM, 1995, p. 29.