Aplicación de realidad virtual para enseñar procesos cerebrales en la lectura.

Abstract

La acción de leer puede ser algo cotidiano para la mayor parte de la población y parte de la rutina diaria de muchas personas. Sin embargo, el proceso lector a nivel cerebral es complejo e involucra muchas regiones del cerebro que trabajan en conjunto y de forma simultánea. Por otro lado, las nuevas tecnologías inmersivas como la realidad virtual están cada vez más cerca de nuestro presente y pueden ser una herramienta muy útil en el ámbito educativo. Por ello, el objetivo general de esta investigación es el desarrollo de una aplicación de realidad virtual que muestre de manera sencilla las regiones cerebrales involucradas en la lectura, utilizando datos de neuroimágenes. Como base de la investigación se utilizó el modelo neurobiológico de la lectura, del autor Stanislas Dehaene. Este esquematiza las regiones cerebrales implicadas en el proceso lector, dando énfasis en una área en específico, que es la región témporo-occipital ventral izquierda o la “caja de letras del cerebro”. Para esto se utilizaron tres atlas corticales anatómicos que fueron Desikan Killiany, Brodmann y Campbell para obtener las imágenes de la corteza cerebral. Estos archivos fueron procesados en Python con el objetivo de separar las regiones involucradas en el proceso. Una vez obtenidas las imágenes, se importaron al software 3D Slicer para obtener los mallados 3D de las regiones. Debido a que no todas las regiones que participan en el proceso lector estaban como tal en los atlas anatómicos se debió utilizar el software Meshmixer que permite cortar mallados 3D de forma sencilla. Luego de eso, todas las mallas 3D fueron postprocesadas en Blender y de esa forma se obtuvieron los modelos finales para utilizar en el software de realidad virtual. Para desarrollar la aplicación de realidad virtual se utilizó el software de Unity. Aquí se crearon dos escenas, una escena inicial y una escena principal. La escena inicial contiene un menú con un apartado de información, instrucciones y la opción de empezar. Esta última opción redirige a la escena principal, donde el usuario podrá estudiar el proceso cerebral lector, teniendo a su disposición un video informativo y un variado menú con muchas opciones para investigar y conocer más sobre el proceso. La aplicación fue probada con las gafas de realidad virtual Oculus Rift S. Se observó el buen funcionamiento de esta y todos los elementos que contiene, concluyendo que la aplicación sirve para aprender de forma sencilla e interactiva el proceso lector a nivel cerebral.

The act of reading can be a daily occurrence for most of the population and part of the daily routine for many individuals. However, the reading process at the brain level is complex and involves multiple regions of the brain working together simultaneously. On the other hand, immersive technologies such as virtual reality are increasingly becoming a part of our present and can be a very useful tool in the educational field. Therefore, the general objective of this research is the development of a virtual reality application that simplifies the visualization of the brain regions involved in reading, using neuroimaging data. The neurobiological model of reading by author Stanislas Dehaene was used as the foundation for this research. It outlines the brain regions involved in the reading process, with a specific emphasis on the left ventral temporo-occipital region, also known as the "letter box of the brain." To achieve this, three anatomical cortical atlases were utilized. Desikan Killiany, Brodmann, and Campbell, to obtain the images of the cerebral cortex. These files were processed in Python with the objective of isolating the regions involved in the process. Once the images were obtained, they were imported into the 3D Slicer software to generate the 3D meshes of the regions. Since not all the regions involved in the reading process were explicitly defined in the anatomical atlases, the Meshmixer software was used to slice the 3D meshes in a easy way. Afterward, all the 3D meshes were post-processed in Blender, resulting in the final models to be used in the virtual reality software. The Unity software was used to develop the virtual reality application. Two scenes were created. An initial scene and a main scene. The initial scene contains a menu with information, instructions, and the option to start. Choosing the “start” button redirects the user to the main scene, where they can study the cerebral reading process. The user have access to an informative video and a diverse menu with many options to explore and learn more about the process. The application was tested using Oculus Rift S virtual reality glasses. It was observed a good performance of it and all the elements that contains. In conclusion, the application serves as a simple and interactive tool to learn about the cerebral reading process.