Ein Tischroboter soll Menschen mit leichten kognitiven Beeinträchtigungen helfen

Lernen Sie CARMEN kennen, die Abkürzung für Cognitive Assistive Robot for Motivation and Neurorehabilitation (kognitiv unterstützender Roboter für Motivation und Neurorehabilitation) – ein kleiner Tischroboter, der Menschen mit leichten kognitiven Beeinträchtigungen (MCI) dabei helfen soll, zu Hause Fähigkeiten zur Verbesserung von Gedächtnis, Aufmerksamkeit und exekutiven Funktionen zu erlernen.

Anders als andere Roboter in diesem Bereich wurde CARMEN vom Forschungsteam der University of California San Diego in Zusammenarbeit mit Klinikern, Menschen mit leichter kognitiver Beeinträchtigung und ihren Pflegepartnern entwickelt. Nach bestem Wissen der Forscher ist CARMEN auch der einzige Roboter, der kompensatorische kognitive Strategien lehrt, um das Gedächtnis und die exekutiven Funktionen zu verbessern.

„Wir wollten sicherstellen, dass wir sinnvolle und praktische Erfindungen liefern“, sagte Laurel Riek, Professorin für Informatik und Notfallmedizin an der UC San Diego und Hauptautorin der Arbeit.

MCI ist ein Zwischenstadium zwischen normalem Altern und Demenz. Es beeinträchtigt verschiedene Bereiche der kognitiven Funktionen, darunter Gedächtnis, Aufmerksamkeit und exekutive Funktionen. Etwa 20 % der über 65-Jährigen sind von dieser Erkrankung betroffen, wobei jedes Jahr bis zu 15 % von ihnen an Demenz erkranken. Bestehende pharmakologische Behandlungen konnten diese Entwicklung nicht verlangsamen oder verhindern, aber Verhaltenstherapien können helfen.

Die Forscher programmierten CARMEN so, dass er eine Reihe einfacher kognitiver Trainingsübungen durchführen konnte. So konnte der Roboter den Teilnehmern beispielsweise beibringen, routinemäßige Orte zu schaffen, an denen sie wichtige Gegenstände wie Schlüssel ablegen konnten, oder Strategien zum Notieren zu erlernen, um sich wichtige Dinge zu merken. CARMEN tut dies durch interaktive Spiele und Aktivitäten.

Das Forschungsteam hat CARMEN mit einer Reihe klarer Kriterien entwickelt. Es ist wichtig, dass die Menschen den Roboter selbstständig und ohne Aufsicht durch Ärzte oder Forscher verwenden können. Aus diesem Grund musste CARMEN Plug-and-Play-fähig sein und darf nicht viele bewegliche Teile haben, die gewartet werden müssen. Der Roboter muss auch mit eingeschränktem Internetzugang funktionieren können, da viele Menschen keinen Zugang zu einer zuverlässigen Verbindung haben. CARMEN muss über einen langen Zeitraum funktionieren können. Der Roboter muss auch klar mit den Benutzern kommunizieren können, Mitgefühl und Empathie für die Situation einer Person ausdrücken und nach anspruchsvollen Aufgaben Pausen einlegen können, um das Engagement aufrechtzuerhalten.

Die Forscher setzten CARMEN eine Woche lang in den Wohnungen mehrerer Menschen mit leichter kognitiver Beeinträchtigung ein, die dann mit dem Roboter mehrere Aufgaben erledigten, wie z. B. das Auffinden von Orten, an denen Haushaltsgegenstände abgelegt werden sollten, damit sie nicht verloren gehen, und das Eintragen von Aufgaben in einen Kalender, damit sie nicht vergessen werden. Die Forscher setzten den Roboter auch in den Wohnungen mehrerer Kliniker mit Erfahrung in der Arbeit mit Menschen mit leichter kognitiver Beeinträchtigung ein. Beide Teilnehmergruppen füllten vor und nach den einwöchigen Einsätzen Fragebögen aus und führten Interviews durch.

Nach der Woche mit CARMEN berichteten Teilnehmer mit leichter kognitiver Beeinträchtigung, dass sie Strategien und Verhaltensweisen ausprobiert hätten, die sie zuvor für unmöglich gehalten hatten. Alle Teilnehmer gaben an, dass die Verwendung des Roboters einfach war. Zwei der drei Teilnehmer fanden die Aktivitäten leicht verständlich, aber einer der Benutzer hatte Schwierigkeiten. Alle sagten, sie wünschten sich mehr Interaktion mit dem Roboter.

„Wir haben festgestellt, dass CARMEN den Teilnehmern das Selbstvertrauen gab, kognitive Strategien in ihrem Alltagsleben anzuwenden, und die Teilnehmer sahen Möglichkeiten, mit CARMEN ein höheres Maß an Autonomie zu zeigen oder es für andere Anwendungen einzusetzen“, schreiben die Forscher.

Das Forschungsteam präsentierte seine Ergebnisse auf der ACM/IEEE Human Robot Interaction (HRI)-Konferenz im März 2024, wo sie für einen Preis für das beste Papier nominiert wurden.

Nächste Schritte

Zu den nächsten Schritten gehört der Einsatz des Roboters in einer größeren Zahl von Haushalten.

Die Forscher planen außerdem, CARMEN die Möglichkeit zu geben, mit Benutzern zu sprechen, wobei der Schwerpunkt auf der Wahrung der Privatsphäre bei diesen Gesprächen liegt. Dies ist sowohl ein Problem der Zugänglichkeit (da manche Benutzer möglicherweise nicht über die Feinmotorik verfügen, die für die Interaktion mit dem Touchscreen von CARMEN erforderlich ist) als auch, weil die meisten Menschen erwarten, mit Systemen in ihrem Zuhause sprechen zu können. Gleichzeitig möchten die Forscher begrenzen, wie viele Informationen CARMEN den Benutzern geben kann. „Wir möchten berücksichtigen, dass der Benutzer immer noch den Großteil der Arbeit erledigen muss, sodass der Roboter nur assistieren und nicht zu viele Hinweise geben kann“, sagte Riek.

Forscher untersuchen auch, wie CARMEN Nutzern mit anderen Erkrankungen wie ADHS helfen könnte.

Das Team der UC San Diego baute CARMEN auf Basis des FLEXI-Roboters der University of Washington. Allerdings nahmen sie erhebliche Änderungen an der Hardware vor und schrieben die gesamte Software von Grund auf neu. Als Betriebssystem des Roboters verwendeten die Forscher ROS.