Este documento presenta una propuesta inicial de investigación sobre el desarrollo de un videojuego educativo para niños con trastorno del espectro autista. El videojuego utilizaría algoritmos de reconocimiento facial de emociones y redes generativas antagónicas para reforzar el aprendizaje de emociones. El problema que busca resolver es la dificultad que presentan los niños con autismo para reconocer y expresar emociones. La propuesta consiste en crear dinámicas de juego similares a las terapias tradicionales pero us

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SEMINARIO DE INVESTIGACIÓN
APLICADA II
TB1_PROPUESTA INICIAL DE INVESTIGACIÓN
DATOS GENERALES
Apellidos y nombres estudiante 1: Anto Chávez, Carolain Marisol Código: u201319550
Apellidos y nombres estudiante 2: Maguiña Bernuy, Richard José Código: u202021097
Carrera profesional: Ciencias de la Computación Sección: CI84
Asesor Metodológico: Francisco Jose Camacho Jimenez
Asesor Temático: Luis Martin Canaval Sanchez
Línea de investigación: Machine Learning
1 TÍTULO DEL TEMA DE INVESTIGACIÓN
Videojuego educativo que refuerce el aprendizaje de emociones para niños con trastorno del
espectro autista, en Lima, haciendo uso de algoritmos de reconocimiento facial de emociones
y redes generativas antagónicas de imágenes.
2 PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
2.1 DESCRIPCIÓN E IMPORTANCIA DEL PROBLEMA
En el presente año se calcula que alrededor de "uno de cada 100 niños tiene autismo”
(Organización Mundial de la Salud, 2023). Quienes presentan este Trastorno del Espectro
Autista (TEA), usualmente tienen dificultades para mostrar empatía y contagio emocional
(Loor Briones et al., 2021). También se les dificulta expresar sus emociones de una forma
comprensible a otras personas, ya sea por falta de respuesta emocional o acciones que parecen
ser exageradas (Rashidan et al., 2021). Ello puede ocasionar dificultades en sus relaciones
interpersonales, incluso con personas cercanas, presentando obstáculos en sus interacciones
sociales y en la expresión de gestos como menciona la psiquiatra Katherine Arias (Ministerio
de Salud, 2022). Además, puede desencadenar en otras afecciones como depresión o
ansiedad. Para prevenir ello o reducir la posibilidad de ocurrencia, se recomienda el
diagnóstico e intervención temprana, ya que posibilita el logro de un mejor pronóstico. Según
el Dr. Horacio Vargas Murga (Ministerio de Salud, 2023); sin embargo, el diagnóstico de
esta afección suele realizarse en edades posteriores a la primera infancia, a pesar de que puede

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ser diagnosticado en dicha etapa (Ministerio de Salud, 2023). De forma similar, en Ecuador
se realizó un estudio donde se observó que los padres parecían desconocer sobre los métodos
de enseñanza de los profesores hacia sus hijos con autismo (Rashidan et al., 2021).
Entre los síntomas de esta condición, se puede observar que muestran mayores dificultades
quienes presentan, además de autismo, alexitimia. Esta condición dificulta el reconocimiento
de expresiones emocionales, ya sea verbales o no, y que, además, puede generar síntomas de
ansiedad y depresión (Oakley et al., 2020). Es así que, quienes presentan un menor
reconocimiento de emociones, especialmente las propias, tienen mayores problemas
interpersonales, así como mayores síntomas de ansiedad (Oakley et al., 2020).
Además, en relación a las personas que padecen autismo, se puede identificar a quienes
presentan el Síndrome de Asperger, descrito por primera vez en 1943 por el pediatra y
psiquiatra austríaco Hans Asperger, el cual actualmente se encuentra identificado dentro de
los TEA (García Vargas & Jorreto Lloves, 2005). Este puede ser detectado tardíamente, o
no detectado. Según la psiquiatra Katherine Arias, esto puede ocurrir ya que los padres no
suelen notar algo inusual, pues no presentan problemas de lenguaje y su coeficiente
intelectual incluso puede ser superior al promedio, por lo cual ello recién se detecta cuando
el niño empieza la etapa escolar (Ministerio de Salud, 2022). De igual forma, según el
psiquiatra infantil Leonardo de Benito Avendaño, este diagnóstico tardío o nulo, sería el
principal problema; ya que “al menos 20 % de los pacientes con Asperger [en el Perú] no son
diagnosticados” y a pesar de que pueden compensar algunos de sus síntomas, su vida adulta
puede verse afectada emocionalmente y pueden tener problemas en el trabajo, así como en
las relaciones sociales o de pareja (El Comercio, 2020).
2.2 ANÁLISIS DEL PROBLEMA

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Figura 1
Árbol de problemas enfocado en la necesidad de refuerzo de aprendizaje de emociones
para niños con trastorno del espectro autista
Por un lado, entre los antecedentes observamos que existen diferentes juegos que permiten
al niño con autismo reforzar el reconocimiento de las emociones, mas sus mecánicas son
similares y pueden no resultar tan atractivas (C1.1), puesto que los niños pueden preferir
juegos más entretenidos como LEGO Marvel: Super Heroes 2 (Domínguez, 2020, p. 137),
aunque ello puede depender del rango de edades del público objetivo. Así también, la
interiorización del aprendizaje solo puede ser corroborada por el especialista o personas
cercanas al niño con autismo. Es decir, son estas personas quienes observarán en los gestos
y conductas del niño si ha surgido algún aprendizaje del mismo (Alves-Ribeiro et al., 2019)
(C2.1). Por ello, consideramos importante facilitar o incrementar esta evaluación a través del
reconocimiento de emociones expresadas por el niño y analizarlas mediante tecnologías de
machine learning que incrementen la monitorización de esta interiorización del aprendizaje.

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Por otro lado, en el contexto social peruano, existe desconocimiento sobre la identificación
de características que permitan detectar la condición de autismo en niños, ya que muchas
veces son reconocidas como parte de la personalidad del niño (Ministerio de Salud, 2022)
(C2.2). Asimismo, el progreso de la atención de personas con autismo se vio afectada por el
Covid-19 (EsSalud, 2021) (C2.1). Es así que este déficit de atención ocasiona que no se
realicen terapias en edades tempranas (Ministerio de Salud, 2023) (C2); por lo cual
consideramos oportuno el uso del videojuego a realizar en niños, independientemente de
presentar o no autismo, ya que el puntaje y la progresión que los padres observen del mismo
podría facilitar la detección de señales de este padecimiento, aunque dicho aspecto no sea el
objetivo principal del mismo.
Ante ello, se genera una necesidad de refuerzo en el aprendizaje emocional para niños con
TEA que cumpla con las expectativas actuales de los juegos serios y sea de gran utilidad para
los profesionales encargados de atender esta situación.
Sin buenas herramientas y mejoras en tecnologías de educación, se puede esperar un
desarrollo deficiente de los niños con autismo (E1), que desencadenaría en un futuro con
problemas en el trabajo y en relaciones sociales (E1.1). Además, con el aumento de pacientes
con autismo (Ministerio de Salud, 2023), la práctica en sesiones puede volverse abrumadora,
por lo que se realizaría con menos frecuencia (E2) y extendería el tiempo de tratamiento de
los pacientes (E2.1), desenlace que un padre de familia no desearía.
2.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cómo podemos brindar refuerzo en el aprendizaje emocional para niños con trastorno del
espectro autista haciendo uso de herramientas tecnológicas?
Según el Ministerio de Salud (2019), en el Perú viven 15625 personas con trastorno del
espectro autista, de las cuales el 90.6% son menores de 11 años. Con el fin de brindar

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tratamiento, el Ministerio implementó los Centros de Salud Mental Comunitarios (CSMC),
los cuales se encuentran en todo el país y atienden durante 12 horas al día.
Año tras año, el número de niños con autismo atendidos ha ido incrementando y se espera
que continúe de este modo. Debido a ello, es fácil imaginar que las atenciones en los centros
de salud pueden llegar a ser insuficiente para sus pacientes, por lo que el uso de nuevas
herramientas tecnológicas es vistas como una gran alternativa de apoyo. Ante ello, las
Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) han comenzado a ser empleadas
con el fin de cubrir la necesidad de aprendizaje (Loconi, 2017).
Invertir tiempo en educación es vital para el desarrollo de un país. Se tiene conocimiento del
problema y existe la oportunidad de mejorar una metodología ya existente con nuevas
herramientas. Por ello, la presente propuesta tiene como objetivo apoyar en el progreso de la
calidad de vida para estas personas.
3 FUNDAMENTACIÓN Y DIAGNÓSTICO DEL CONTEXTO PROBLEMÁTICO
Como se indicó en secciones anteriores, en notas de prensa del Ministerio de Salud (Minsa),
en el Perú existe una amplia población de personas con TEA, quienes requieren de refuerzo
de aprendizaje emocional para mejorar su interacción social y por ende, su calidad de vida
(2023). Ello dado que, de no atenderse esta condición, puede devenir en otras condiciones,
como ansiedad o depresión (Oakley et al., 2020; Ministerio de Salud, 2023).
Siendo así, consideramos que podemos aportar en crear mecánicas de juego que comprueben
la interiorización del aprendizaje del niño sobre reconocimiento emocional. Ello puede ser
logrado mediante el reconocimiento de emociones de las expresiones del niño (utilizando
técnicas de machine learning) y su interacción con el juego. De esta manera buscaremos
reducir las dificultades emocionales que puedan atravesar y contribuir a su calidad de vida.
Para aportar al tratamiento del autismo, en la presente década, se ha recurrido a serious games

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(juegos serios) como una herramienta complementaria para aportar al desarrollo de
inteligencia y habilidades emocionales como el reconocimiento de emociones, empatía,
expresión emocional, regulación emocional, acentuando el entretenimiento y aprendizaje con
el fin de mejorar la calidad de vida (Papoutsi et al., 2022). Es así que gran parte de los mismos
han sido aplicados a niños con necesidades especiales de educación, aportando a los métodos
más tradicionales de enseñanza (Braun et al., 2020, como se citó en Papoutsi et al., 2022),
principalmente en niños con TEA (Papoutsi et al., 2022), siendo de gran contribución cuando
se utiliza en conjunto con interacciones interpersonales, incluso en personas adultas (Lim-
Fei et al., 2016 como se citó en Papoutsi et al., 2022).
4 PROPUESTA INICIAL DE MEJORA COMO SOLUCIÓN DE
INVESTIGACIÓN
Una de las metas de esta propuesta es brindar apoyo a la existente necesidad de refuerzo para
el aprendizaje de las emociones. Por lo que se ha planteado el desarrollo de un videojuego
educativo para facilitar y dinamizar esta práctica.
Esta aplicación seguirá utilizando las prácticas comunes en la enseñanza sobre las emociones,
así como en los juegos detallados en un apartado anterior, pues estas metodologías son
reconocidas como estándares en este tipo de aprendizaje. Primero tenemos el reconocimiento
de emociones a través de la presentación de cartas con rostros expresando algún sentimiento.
El niño tendrá que seleccionar la emoción correcta en base a la imagen mostrada en pantalla.
Luego, existiría una dinámica similar a la anterior, con la diferencia que se mostraría cartas
con escenarios y un actor principal, del cual el niño deberá reconocer cómo se estaría
sintiendo este actor y seleccionar la emoción correspondiente. La última dinámica sería la
imitación de las expresiones mostradas en pantalla, para que el menor aprenda a reconocer y
gesticular sus propias emociones.
Con el fin de mejorar estas metodologías, se ha propuesto utilizar herramientas de Machine
Learning y beneficiarnos de estas para crear más dinamismo en la práctica. Por ejemplo, para

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evitar una muestra repetitiva de imágenes para las cartas de las emociones (el primer juego),
se estaría utilizando una Red Generativa Antagónica (conocida como GAN por sus siglas en
inglés). De esta forma, cada vez que se ingrese a esta actividad, se obtendrían un sinfín de
imágenes distintas.
Asimismo, uno de nuestros propósitos es crear un ambiente de empatía entre la aplicación y
los niños que la utilizan. Con este fin, se ha decidido utilizar el reconocimiento facial de
emociones dentro del videojuego. Su primera utilidad estaría relacionada con el tercer juego,
la imitación de expresiones, pues podrá hacer uso de esta herramienta para recibir un
feedback, en tiempo real, del rostro que está mostrando a la cámara. Y, en base a esta
dinámica, se propuso adicionar una sección a la aplicación, en donde el niño que la está
utilizando, podrá ingresar para mostrar frente a la cámara como se está sintiendo en ese
momento. De esta manera, la aplicación podría enviar mensajes de empatía a la situación
actual del menor y sugerir algunas acciones de confort en caso lo necesite, como para la
tristeza o el enojo.
5 ANTECEDENTES DE LA PROPUESTA
Globalmente, existen diversas aplicaciones móviles, conocidas como Juegos Serios, que
ayudan a niños con discapacidades, como autismo, asperger o alexitimia, a desarrollar su
inteligencia emocional.
Algunos artículos científicos nos detallan las características de estos videojuegos orientados
a esta área de la educación. Por ejemplo, Papoutsi, Drigas & Skianis (2022), hacen mención
al juego serio “EmoTEA”. Este fue desarrollado para móvil y tiene como público objetivo
niños con autismo. La aplicación ayuda a estos niños a desarrollar y mejorar su inteligencia
emocional, específicamente en el reconocimiento de emociones y en la expresión de las
mismas. Cuenta con 3 juegos: El primero es acerca del reconocimiento de emociones a través
de cartas, el segundo ayuda al niño a expresar las emociones a partir de la imitación y el
tercero trata del reconocimiento de emociones dependiendo de un contexto.

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Asimismo, existe “Emotiplay”, el cual enseña sobre el reconocimiento y entendimiento de
las emociones a niños con discapacidad emocional (Frindenson-Hayo et al., 2017). Este
aplicativo puede ser utilizado por escuelas o los mismos terapistas y padres pueden utilizarlo
como una herramienta de apoyo para los pequeños. Al igual que el videojuego anterior,
cuenta con actividades como la selección de cartas de emociones, determinar sentimientos
por contexto, entre otros.
Como tercer ejemplo tenemos a “JeStiMulE”, un prototipo de juego para computador que
tiene como objetivo estimular la habilidad de reconocimiento de emociones, las cuales
incluyen expresiones faciales, gestos o en situaciones sociales (Elhaddadi et al., 2021). Esta
aplicación también tiene como enfoque el tratamiento a niños y adolescentes con autismo y
con este proyecto se buscaba conocer la efectividad de este tipo de herramienta para uso
educativo.
También, Alves-Ribeiro et al. (2019), nos muestran una propuesta de juego que sirve como
herramienta para que los profesionales en educación y psicólogos puedan enseñar sobre el
reconocimiento facial de emociones a niños con autismo. El juego es llamado Face-ABA, el
cual ha sido desarrollado para dispositivos móviles. Como se mencionó, su objetivo es
enseñar acerca de las emociones a niños con TEA, para lo cual cuentan con una solo actividad
que es la memorizar una emoción y seleccionarla en 6 distintas etapas del juego.
Grossard et al. (2017), nos presentan un análisis de 31 juegos serios orientados a la enseñanza
de interacción social y emociones a personas con TEA. CopyMe, una de las menciones en el
artículo es un juego que tiene como objetivo imitar los gestos faciales de personas que pueden
observarse en la aplicación. Este cuenta con un sistema de reconocimiento de expresiones
implementado propiamente para el videojuego. Se resalta, también, que CopyMe solo pone
en práctica esta actividad de repetición (Grossard et al., 2017).
Continuando con el análisis de Grossard et al. (2017), está el juego llamado “Aprende con

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zapo”. Dirigido para niños con autismo entre 8 y 18 años, este aplicativo tiene como finalidad
mejorar la habilidad de reconocimiento de emociones en situaciones con y sin contexto. Con
la misma finalidad, se encuentra Emotion Trainer, el cual comparte la característica de
presentar esta actividad haciendo uso de imágenes (Grossard et al., 2017).
Garcia-Garcia et al. (2021), por su parte, proponen un juego serio para dispositivos Android
enfocado en niños con TEA. Aún sin nombre, se menciona que esta aplicación cuenta con 3
juegos con distintos tipos de interacción para atraer la atención de sus usuarios. Sus tres
etapas son las siguientes: Primero la familiarización y reconocimiento de emociones a través
de imágenes; luego, la imitación de las emociones que se muestran en la pantalla; y, por
último, el reconocimiento de emociones en el contexto de un corto video (Garcia-Garcia et
al., 2021).
Otros cuatro que son importantes de mencionar son: Cmotion, que tiene como finalidad
mejorar la habilidad del reconocimiento de las expresiones de emociones usando caracteres
3D. LifeIsGame, un juego serio que trabaja el reconocimiento e imitación de gestos faciales,
de igual manera con avatares 3D. SmileMaze, que tiene la misma funcionalidad que
LifeIsGame, pero se apoya con dibujos de caritas con emociones, conocidas como Smileys.
Y, por último, Mind Reading, el cual añade el reconocimiento de emociones a través de
grabaciones de audio (Grossard et al., 2017).
Como se puede observar, estos aplicativos están orientados a la enseñanza de las emociones.
Todos tienen un gran nivel de aporte y son utilizados para mejorar la calidad de aprendizaje
de las personas con TEA. Pese a ello, es necesario mencionar que el diseño de sus actividades
resulta muy repetitivo, por lo que se vuelven juegos fáciles de predecir. Además, un detalle
que no se menciona en los análisis de estos juegos es la existencia de una característica muy
importante: conectar y empatizar emocionalmente con los niños que la utilizan, lo cual se
espera conseguir con el presente proyecto.

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6 MOTIVACIÓN
Nuestra motivación principal es aportar a los tratamientos en niños con autismo, permitiendo
que estos sean más eficientes. Además, buscamos que este serious game se pueda utilizar
independientemente de si el niño se encuentra en una sesión terapéutica o no. Además, le
permitiría ver el progreso de su aprendizaje mediante reportes sobre el puntaje de las
actividades que realiza en el mismo.
Consideraremos que la aplicación ha aportado en el tratamiento del autismo si:
1. Al menos el 90% de los padres y terapeutas (psicólogos o psiquiatras) confirma haber
observado mejoras en las habilidades emocionales en los niños con autismo.
2. Al menos el 75% de niños con TEA quienes utilicen la aplicación obtienen un
progreso en los puntajes dentro del juego; por ejemplo; si inicialmente obtienen un
puntaje de 80, luego de un mes de usar la aplicación, tienen un puntaje de 100.
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