AMBIENTES VIRTUALES Y HERRAMIENTAS DIGITALES PARA NEUROCIENCIAS

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Título :	AMBIENTES VIRTUALES Y HERRAMIENTAS DIGITALES PARA NEUROCIENCIAS
Autor :	BRAMBILA PAZ, FERNANDO
Fecha de publicación :	2016
Resumen :	La Licenciatura en Neurociencias en una nueva oferta académica de la UNAM que está en proceso de aprobación. En ella participan diferentes instancias (Facultad de Medicina, Facultad de Ciencias, Facultad de Psicología, Instituto de Fisiología Celular e Instituto de Neurobiología). En su plan de estudios se contemplan las materias "Ambientes virtuales para el tratamiento de neuropatologías", "Herramientas digitales para rehabilitación cognoscitiva" y "Herramientas digitales para rehabilitación sensorio-motriz". En esta propuesta se plantea el desarrollo de materiales digitales interactivos (ambientes virtuales) y una plataforma (icon based) para el desarrollo de herramientas digitales que servirán de apoyo para la impartición de estas materias. Las actividades consideradas son: 1. Desarrollo de ambientes virtuales sobre la plataforma Unity para Android e iOS, considerando el uso del SDK Cardboard de Google. La ventaja que se tiene con el empleo de estas herramientas de desarrollo es que los dispositivos para visualizar o integrarse en los ambientes virtuales son teléfonos inteligentes relativamente económicos, que se colocan sobre un soporte estándar que se coloca en la cabeza, con lo cual será posible disponer de algunos de estos equipos durante la clase (incluso algunos estudiantes podrán emplear sus propios teléfonos, sujeto a compatibilidad). En primera instancia, los ambientes virtuales deberán ser diseñados para la atención de ansiedad, depresión y fobias, conforme está marcado en el programa de la asignatura. 2. Desarrollo de una plataforma para la generación de aplicaciones para la enseñanza de rehabilitación sensorio-motriz y cognoscitiva. En este caso se contempla desarrollar un conjunto módulos o librerías basadas en los SDK de kinect (Microsoft) y Leap Motion e integrarlas en una plataforma. Esta plataforma debe ser de características modulares donde el estudiante pueda desarrollar sus propias aplicaciones de una manera sencilla, conectando el dispositivo de interacción (kinect o leap motion) a una pequeña arquitectura (deliberativa, reactiva o híbrida) que él haya creado. Esta pequeña arquitectura (de control basada en comportamiento) es la que coordina la información de los dispositivos de interacción con el ambiente que se presenta en la pantalla de computadora. 3. Desarrollo de un portal web. Las aplicaciones que se realicen estarán disponibles a los estudiantes de la licenciatura en un portal adecuadamente clasificados o catalogados. Resumiendo, al término de este proyecto, se tendrán para las tres asignaturas contempladas: 1. Un conjunto de al menos 12 ambientes virtuales con capacidades simples y extendidas (integrando sensor de movimiento) para uso en smartphone. Su uso se enfocaría a la metodología de aprendizaje interactivo o basado en experiencia. 2. Una plataforma que permitirá a los estudiantes desarrollar sus herramientas digitales (simples) para neurorehabilitación que integren un dispositivo de entrada (kinect o leap motion), una arquitectura de control (basado en comportamiento) y la computadora para despliegue y procesamiento. Su uso se enfocaría a la metodología de aprendizaje basado proyecto. 3. Un portal con los materiales desarrollados a disposición de los estudiantes y profesores, y vinculado a "Toda la UNAM en línea"
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6204
metadata.dc.contributor.responsible:	BRAMBILA PAZ, FERNANDO
metadata.dc.coverage.temporal:	2016-2019
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.hypothesis:	En este proyecto planteamos el siguiente concepto: P0: El área de la instrumentación le proporcionará al estudiante habilidades para desarrollarse en las técnicas de laboratorio y aplicar los principios de la metodología científica a las labores cotidianas de la investigación Y se establece la siguiente hipótesis: H0: El desarrollo de habilidades digitales para el empleo de recursos interactivos en rehabilitación y tratamientos neurológicas es esencial en el estudiante de neurociencias.
metadata.dc.description.strategies:	Para el desarrollo de esta propuesta se consideran tres etapas. ETAPA 1. En esta etapa se plantea el desarrollo de los ambientes virtuales que emplearán los estudiantes de neurociencias en la asignatura de "Ambientes virtuales para tratamiento de neuropatologías". Paso 1. Definición de los espacios virtuales. Los ambientes virtuales a desarrollar se harán sobre la plataforma de programación Unity empleando inicialmente el SDK Google Cardboard para SO Android. La finalidad del uso de estas plataforma de desarrollo es porque emplearemos como interfaz o dispositivo para la inmersión en estos ambientes al sistema Cardboard de Google, el cual es una estructura o soporte que se coloca en a manera de lentes en la cabeza en donde se sitúa un teléfono inteligente con Android, de modo que el usuario "navega" en los ambientes virtuales a través de la pantalla. Este esquema es mucho más económico que el uso de otros sistemas como el Oculus Rift, y es probable que algunos estudiantes cuenten con smartphone con lo cual la cobertura de estos materiales será mayor. Una vez definida la plataforma de desarrollo y dispositivo de interacción, se deben definir los tipos de ambiente a crear y sus características, considerando que deben ser adecuados para el tratamiento de depresión, abuso de alcohol y drogas, ansiedad y fobias, entre otros, tal como esta señalado en el contenido de la asignatura. Existen muchos ambientes para estas situaciones, un ejemplo está en el Instituto de Tecnologías Creativas de la Universidad del Sur de California, donde han desarrollado el sistema Bravemind que es una herramienta clínica e interactiva de realidad virtual para tratar el estrés postraumático. Así podemos encontrar muchos más ejemplos. No descartamos el desarrollo de ambientes con el Oculus Rift, pues en este momento nuestro grupo de trabajo se encuentra en ello, sin embargo, serán de caracter experimental al ser por ahora dispositivos de desarrollo experimental. Paso 2. Creación de ambientes virtuales. Una vez definidos el número de espacios y su contenido y características (por ejemplo una cabina de avión para fobias a volar) se procederá a su desarrollo, empleando la plataforma Unity. Esta es una labor de modelado, diseño y programación. Se espera tener entre 4 y 6 espacios por año, dependiendo de la complejidad de cada espacio, cada uno enfocado a un tratamiento diferente o con un objetivo distinto. Paso 3. Publicación. Los archivos correspondientes a los ambientes virtuales desarrollados se ubicarán en un portal de Internet, de modo que estarán disponibles a los estudiantes desde cualquier lugar con conectividad. El mismo portal servirá para tener una realimentación que ayude a su mejora, o para consulta sobre como crear estos ambientes (un blog). El portal se vinculará a "Toda UNAM en línea". ETAPA 2. En esta etapa se desarrollará una plataforma que permita a los estudiantes diseñar sus herramientas para las materias de "Herramientas digitales para rehabilitación". Paso 1. Diseño de plataforma. Esta plataforma se plantea realizar en lenguaje java o C#. En este paso se diseñará la arquitectura de la plataforma de desarrollo. La idea es que el alumno cuente con un sistema (software) en el cual aprenda a diseñar una arquitectura de control para las herramientas digitales y las llegue a desarrollar (un ejemplo es el sistema EV3 de Lego, que es una plataforma de programación basada en íconos para los robots Mindstorm). Debemos considerar al menos tres componentes: (i) los dispositivos de interacción, que inicialmente será kinect y Leap motion; (ii) la arquitectura de control, que consideramos sea modular (icon based) y basada en comportamientos, lo que nos da la posibilidad de tener modulos reactivos, deliberativos e híbridos; y (iii) la salida, que corresponde al despliegue o visualización de resultados o interacción. En resumen, en esta paso se diseña la plataforma y se definen los elementos que contendrá y se conectarán entre sí para tener una herramienta final. Paso 2. Programación. En esta etapa se llevará a cabo la programación de la plataforma que los estudiantes de neurociencias utilizarán en sus curso. Se realizarán las pruebas necesarias para minimizar errores de código. La idea de programarla en java o C# es que sea multiplatforma, pero esta decisión estará sujeta a pruebas de desempeño que se realizarán. Paso 3. Publicación. La plataforma de desarrollo se ubicará en un portal de Internet, de modo que estarán disponibles a todos los estudiantes desde cualquier lugar con conectividad. Se integrará un blog. ETAPA 3. Los materiales y tecnologías a desarrollar se emplearán en materias que se cursan en los semestre 7-8 de la Licenciatura de Neurociencias, por lo que probablemente al término de la etapa 2 no habrá un grupo de estudiantes inscrito que nos ayude a realizar su evaluación. Por ello, se propone formar un grupo piloto al que se le ofrezca un taller para la valoración y realimentación de lo desarrollado. Objetivo general. Llevar a cabo el desarrollo de materiales digitales interactivos y plataforma de desarrollo para su uso y aplicación en asignaturas del área de instrumentación de la licenciatura en neurociencias de la UNAM. Objetivos específicos. 1. Desarrollar ambientes virtuales didácticos para tratamiento de neuropatologías que se emplearían en la asignatura correspondiente. 2. Crear una plataforma para el desarrollo de herramientas digitales didácticas para rehabilitación sensorio-motriz y cognoscitiva. 3. Crear un portal donde se publiquen los materiales desarrollados y vincularlo con "Toda UNAM en línea". 4. Realizar un taller para profesores sobre el uso y empleo de los materiales y plataforma desarrollados.
metadata.dc.description.goals:	Año 1 1.Se adquirieron y pusieron a punto los dispositivos para inmersión en ambientes virtuales (teléfonos inteligentes y soportes Google cardboard). 2. Se desarrollaron cuatro espacios virtuales y se cuenta con sus correspondientes Derechos de Autor ante IndAutor. 3. Se concluyó la tesis "JUEGOS DIDÁCTICOS CON REALIDAD AUMENTADA PARA MATEMÁTICAS UTILIZANDO EL SISTEMA OPERATIVO ANDROID" por parte de David R. Montalván Rodríguez. 4. Se instaló un portal web localmente para la publicación de los materiales desarrollados, no se cuenta aún con IP pública. 5. Se publicó el trabajo "The Videogame Technologies for a Neuroscience Program" en the Proceedings of The European Conference on Technology in the Classroom 2016. Se asistió al congreso ICEIT 2016 en Barcelona, España para la presentación de trabajo "Video games Technologies approach for their use in the classroom" y al ICECECE 2016 en Paris, France para la presentación del trabajo "Virtual Reality Application for Neurorehabilitation". Año 2 1. Se diseñó y programó un sistema para desarrollo de herramientas digitales (ambientes 3D). 2. Se realizaron las pruebas al sistema de desarrollo de herramientas digitales detectándose errores. 3. Se desarrollaron cuatro espacios virtuales y se cuenta con los derechos de autor. 4. Se publicó durante 2017 el trabajo "Exploring 3D scenes for neurorehabilitation" sometido a REHAB 2016: Proceedings of the 4th Workshop on ICTs for improving Patients Rehabilitation Research Techniques. Fue aceptado el trabajo "Geographical Data Visualization Using Video Games Technologies " en WASET 2017 pero no se asistió al no ser asignados recursos de inscripciones y viáticos y no ser autorizada la solicitud de transferencia entre partidas. 5. No fue posible la conclusión de la segunda tesis de Licenciatura. El alumno abandonó el desarrollo de la tesis. 6. Los materiales están publicados en el portal electrónico local. Año 3 1. Se realizaron las pruebas al sistema para desarrollo de herramientas digitales. 2. No se ha concluido el sistema para desarrollo de herramientas digitales por problemas técnicos con los cuales se continua trabajando. 3. Se impartió un taller a alumnos que se integraron al proyecto de servicio social sobre el uso de tecnologías y ambientes virtuales desarrollados. 4. Se desarrollaron seis espacios virtuales, tres de ellos con derechos de autor, tres pendientes y están publicados en portal local. 5. Se asistió al VIII Congreso Internacional de Tecnología, Ciencia y Sociedad en Lisboa, Portugal con el trabajo "Introduciendo Tecnologías de Videojuegos en Estudios Profesionales". Se publicó el trabajo Exploring Virtual Rehabilitation and Phobia Treatment, REHAB 2016, CCIS, Vol 1002, pp 46-57, 2019. 6. Se encuentra en desarrollo la tesis de Licenciatura "Sistema de apoyo a la fisioterapia de pacientes con enfermedades neurológica" de Pérez Rivera Iván Dassaev, con 90% de avance. 7. Se publicaron materiales en portal local.
metadata.dc.description.selfAssessment:	Consideramos que los resultados del proyecto son satisfactorios: 1. Se realizaron los 14 espacios virtuales de los 12 comprometidos, 11 de ellos cuentan con derechos de autor y tres pendiente de solicitarse. 2. De las tres tesis comprometidas una se concluyó, una fue abandonada por el estudiante y la tercera sigue en proceso y se concluirá en breve. 3. Tenemos un portal local en funcionamiento y se seguirá buscando una solución para la obtención de una IP publica, ya que son escasas actualmente. 4. Respecto a la asistencia a congresos y publicaciones se realizo más de lo comprometido: a) Publicación de "The Videogame Technologies for a Neuroscience Program" en the Proceedings of The European Conference on Technology in the Classroom 2016. Asistencia virtual. b) Se asistió al congreso ICEIT 2016 en Barcelona, España con el trabajo "Video games Technologies approach for their use in the classroom" publicándose en memorias de resúmenes. c) Se asistió al ICECECE 2016 en Paris, France para la presentación del trabajo "Virtual Reality Application for Neurorehabilitation" publicándose en memorias de resúmenes. d) Se publicó el trabajo "Exploring 3D scenes for neurorehabilitation" sometido a REHAB 2016: Proceedings of the 4th Workshop on ICTs for improving Patients Rehabilitation Research Techniques. e) Fue aceptado el trabajo "Geographical Data Visualization Using Video Games Technologies " en WASET 2017 pero no se asistió, se publicó en memorias de resúmenes. f) Se asistió al VIII Congreso Internacional de Tecnología, Ciencia y Sociedad en Lisboa, Portugal con el trabajo "Introduciendo Tecnologías de Videojuegos en Estudios Profesionales". g) Se publicó el trabajo Exploring Virtual Rehabilitation and Phobia Treatment, REHAB 2016, CCIS, Vol 1002, pp 46-57, 2019. https://doi.org/10.1007/978-3-030-16785-1_4 5. El sistema de desarrollo de herramientas digitales se encuentra en un a versión modular que debe integrarse, se han presentado algunos problemas técnicos por resolver. Debe concluirse en este periodo. 6. El Taller se impartió a estudiantes que se incorporaban al proyecto a través del programa de servicio social "Desarrollo demateriales educativos".
metadata.dc.description.goalsAchieved:	AÑO 1 1.Adquisición y puesta a punto de dispositivos para inmersión en ambientes virtuales (teléfonos inteligentes y soportes Google cardboard). El número de dispositivos dependerá del presupuesto asignado en caso de ser aprobada a propuesta, sin embargo se estiman cinco equipos. 2. Desarrollo de un conjunto de al menos cuatro espacios virtuales para los dispositivos de inmersión con sus correspondientes Derechos de Autor ante IndAutor (SEP). 3. Desarrollo y conclusión de al menos una tesis de Licenciatura. 4. Instalación y puesta a punto de portal web para publicación de los materiales desarrollados y vinculación con "Toda la UNAM en línea". 5. Asistencia a congreso internacional para presentación de trabajo. AÑO 2 1. Diseño y programación de sistema para desarrollo de herramientas digitales. 2. Pruebas al sistema para desarrollo de herramientas digitales. 3. Desarrollo de al menos otros cuatro espacios virtuales con sus derechos de autor correspondientes y publicación en portal. 4. Asistencia a congreso internacional para presentación de trabajo. 5. Desarrollo y conclusión de al menos una tesis de Licenciatura. 6. Publicación de materiales en portal electrónico. AÑO 3 1. Continuación de pruebas al sistema para desarrollo de herramientas digitales. 2. Conclusión de sistema para desarrollo de herramientas digitales y solicitud de Derecho de Autor. 3. Impartición de taller a profesores sobre el uso de tecnologías y ambientes virtuales desarrollados (grupo piloto). 3. Desarrollo de al menos otros cuatro espacios virtuales con sus derechos de autor correspondientes y publicación en portal. 4. Asistencia a congreso internacional para presentación de trabajo. 5. Desarrollo y conclusión de al menos una tesis de Licenciatura. 6. Publicación de materiales en portal electrónico.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Ciencias
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ciencias de la computación
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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