Wearable immersive virtual reality for people with neurodevelopmental disorders

Neurodevelopmental Disorders (NDD) are a group of pathologies that can appear in child’s early developmental process, and that limit personal, cognitive and communicative capabilities. The purpose of this thesis is to design, develop and evaluate a tool that facilitates the creation of Wearable Immersive Virtual Reality (WIVR) activities, addressed to subjects (mainly children) with NDD. Using a low-cost headset and a smartphone, the end-user is immersed in an interactive environment made of 360° videos enriched with interactive objects (images, audios, geometric shapes, …), and, by turning his/her gaze, can move in the digital space and interact with the elements. Videos are inspired to the concept of “social story” (a tool largely adopted in therapeutic activities) which describes scenarios and environments of everyday life, with the aim to improve practical, behavioral and socio-relational skills of the individual with NDD, and to promote the development of autonomies. The system developed in this thesis, called XOOM, has been designed in collaboration with NDD specialists. XOOM provides a - modular, scalable and portable - platform that allows also non-ICT experts (educators, therapists, parents) to create the previously described activities and to supervise in real-time sessions of use by subjects with NDD. XOOM and the activities created with this tool (called X-Experiences) have been integrated in therapeutic programs of the two centers that have cooperated in the project, and that will evaluate them in a systematic way in a long-term study. Thanks to the ease of use and the low cost of the employed technologies, these tools can be adopted also at home, to allow continuing therapies outside the specialized centers.

I disturbi del neuro-sviluppo (NDD - Neurodevelopmental Disorders) sono un gruppo di patologie che si manifestano nelle prime fasi dello sviluppo di un bambino e che limitano le capacità personali, cognitive e comunicative di un individuo. Lo scopo di questa tesi è di progettare, sviluppare e valutare uno strumento per facilitare la creazione di attività di realtà virtuale immersiva indossabile, dedicate a soggetti (prevalentemente bambini) con NDD. Utilizzando un visore low-cost e uno smartphone, l'utente viene immerso in un ambiente interattivo costituito da video a 360° arricchiti da elementi interattivi (immagini, audio, forme geometriche, …), e, direzionando lo sguardo, può muoversi nello spazio digitale ed interagire con gli elementi. I video sono ispirati al concetto di "storia sociale" (strumento molto usato nelle pratiche terapeutiche) che descrive scenari ed ambienti di vita quotidiana, con lo scopo di incrementare le capacità pratiche, comportamentali e socio-relazionali dell’individuo con NDD, e promuovere lo sviluppo delle autonomie. Il sistema sviluppato in questa tesi, denominato XOOM, è stato progettato in collaborazione con specialisti in NDD. XOOM fornisce una piattaforma - modulare, scalabile e portatile - che permette anche ad utenti non esperti di tecnologia (educatori, terapisti, genitori) la creazione delle attività sopra descritte e la supervisione in tempo reale delle sessioni di uso da parte dei soggetti con NDD. XOOM e le attività create con questo strumento (chiamate X-Experiences) sono stati integrati nei programmi terapeutici dei due centri che hanno collaborato al progetto, e che li valuteranno in modo sistematico in uno studio di lungo termine. Grazie alla semplicità d’uso e al basso costo dei dispositivi, questi strumenti potranno essere adottati anche a casa, per permettere una continuazione della terapia al di fuori dei centri specializzati.