Los litofanos impresos en 3D pueden ayudar a los científicos con problemas ópticos a "ver" datos, como los de los geles de separación de proteínas, con la punta de los dedos. Crédito:Elizabeth Shaw
Un equipo de investigación dirigido por químicos de la Universidad de Baylor ha dado un paso innovador para eliminar la exclusión de las personas con ceguera de la educación y las experiencias químicas. En un artículo publicado hoy en Science Advances , los investigadores detallan cómo usaron litofano, una forma de arte anticuada, e impresión 3D para convertir datos científicos en gráficos táctiles que brillan con una resolución similar a la de un video, lo que permite la visualización universal de la misma pieza de datos por parte de personas ciegas y videntes.
Aunque el litofano es un medio artístico antiguo, nunca se ha utilizado, hasta ahora, para representar imágenes y datos científicos de forma cuantitativa y controlada para la visualización táctil y la integración táctil.
El estudio de Baylor, titulado "Datos para todos:gráficos táctiles que se iluminan con una resolución de imagen perfecta", comparó cómo las personas ciegas y videntes interpretaban los datos del litofano mediante el tacto o la vista. Las cohortes de participantes probaron las cinco formas de litofanía (electroferogramas en gel, micrografías, espectros electrónicos y de masas e ilustraciones de libros de texto) e interpretaron las cinco litofanías mediante detección táctil o vista con una precisión general del 79 %, según el estudio.
Los investigadores se concentraron en crear y probar litofanías de datos encontrados en las ciencias químicas debido a la exclusión explícita y sistemática de los estudiantes con ceguera de la química, que los investigadores señalaron que "puede ser visto como una virtud por los educadores, padres, compañeros o por uno mismo, en la base de la seguridad en el laboratorio y la naturaleza 'visual' de la química".
"Esta investigación es un ejemplo del arte que hace que la ciencia sea más accesible e inclusiva. El arte está rescatando a la ciencia de sí misma", dijo Bryan Shaw, Ph.D., profesor de química y bioquímica, quien dirige el Grupo de Investigación Shaw en Baylor y es el autor correspondiente. sobre el artículo de la revista. "Los datos y las imágenes de la ciencia, por ejemplo, las impresionantes imágenes que provienen del nuevo telescopio Webb, son inaccesibles para las personas ciegas. Sin embargo, mostramos que los gráficos táctiles translúcidos delgados, llamados litofanías, pueden hacer que todas estas imágenes accesible para todos, independientemente de su vista. Como nos gusta decir, 'datos para todos'".
Nuevo uso para una antigua forma de arte
Probablemente creadas en China ya en el siglo VI y popularizadas en Europa en el siglo XIX, las litofanías son grabados delgados hechos de materiales translúcidos (primero porcelana y cera, ahora plástico) e inicialmente parecen opacos a la luz ambiental. Sin embargo, cuando está retroiluminada por cualquier fuente de luz, desde una lámpara de techo hasta la luz del sol, una litofana brilla como una imagen digital, y la dispersión de la luz a través del material translúcido hace que las regiones más delgadas se vean más brillantes y las regiones más gruesas se vean más oscuras. Utilizando un software gratuito en línea para convertir una imagen bidimensional en un topógrafo 3D, los científicos de este estudio utilizaron la impresión 3D para los litofanios.
"La idea de los litofanios era un concepto con el que el Dr. Shaw había estado jugando, y pensé que era una oportunidad increíble para ayudar a un grupo de personas que han sido estigmatizadas en el campo de la química", dijo el coautor principal Jordan Koone, candidato a doctorado en química en Baylor y miembro del laboratorio de Shaw. "Ha sido asombroso ver a las personas ciegas, a quienes se les ha dicho durante toda su vida que no podían sobresalir en los campos de la ciencia, interpretar datos con la misma facilidad que una persona vidente".
Las cohortes de participantes incluyeron estudiantes videntes con o sin vendas en los ojos y cinco personas con ceguera que habían experimentado ceguera total o baja visión desde la infancia o la adolescencia. Cuatro de estas personas con ceguera obtuvieron un Ph.D. grados en química antes de la prueba, y la quinta persona es un estudiante de pregrado en Baylor que experimentó una pérdida total de la visión cuando estaba en el último año de la escuela secundaria. Estas personas ciegas son coautores de este estudio pero no participaron en el diseño de los conjuntos de datos específicos.
"Antes de trabajar en el proyecto del litofano, creía que la investigación se limitaba a experimentos realizados en un laboratorio", dijo el coautor principal Chad Dashnaw, candidato a doctorado en química en Baylor, también en el laboratorio de Shaw. "Pero la investigación solo está tratando de responder preguntas sin respuesta, y nuestro trabajo aquí está respondiendo a una muy importante:¿Pueden las personas ciegas ser parte de STEM? Los litofanos proporcionan un formato de datos que se puede compartir universalmente entre personas videntes y ciegas, lo que hace que STEM sea más accesible. a aquellos que previamente han sido pasados por alto".
El estudio encontró que la precisión promedio de la prueba para los cinco litófanos fue:
Los participantes videntes pudieron interpretar con precisión las imágenes digitales en una pantalla de computadora en un 88,4 % a simple vista. Para el 80 % de las preguntas, la precisión táctil de los químicos ciegos fue igual o superior a la interpretación visual de las litófanas, lo que sugiere que las litófanas podrían funcionar como un formato de datos compartibles. De hecho, Shaw dijo que algunos de los químicos ciegos en el estudio tenían tal sensibilidad táctil que podían sentir características táctiles de los datos que las personas videntes apenas podían ver.
'Ver' conjuntos de datos por primera vez
El coautor del estudio, Hoby B. Wedler, Ph.D., empresario, químico y director ejecutivo de Wedland Group en Petaluma, California, interpretó por primera vez los datos del litofano durante una llamada de Zoom con Shaw. Para los coautores de su estudio y compañeros químicos, este fue un momento muy significativo ya que Wedler, quien nació ciego pero obtuvo un Ph.D. en química teórica, vio datos por primera vez al tocar gráficos táctiles de alta resolución.
"Puedes ver esto y se ve exactamente como yo siento", dijo Wedler. "Nunca sentí una espectrometría de masas. Nunca pensé que sería capaz de hablar a través de un conjunto de datos analíticos como este. El cielo es el límite aquí".
"Estaban tan emocionados de ver finalmente los datos y las imágenes de las que habían oído hablar durante tanto tiempo. Y vieron estos datos. Porque uno ve con la mente, no con los ojos", dijo Shaw.
Uno de los coautores más notables del estudio fue el estudiante universitario e investigador de Baylor, Noah Cook. Cook terminó su primer semestre en Baylor la primavera pasada, a pesar de haber perdido toda su visión durante su último año en la escuela secundaria.
"Los cinco coautores ciegos de este proyecto son algunas de las personas más interesantes y trabajadoras con las que he tenido el placer de trabajar", dijo Dashnaw. "Durante años han oído hablar de cosas como SDS-PAGE o espectros de masas, pero nunca habían tenido la oportunidad de observar uno por sí mismos, y mucho menos interpretarlo. Los litófanos les dieron esa oportunidad. Pudieron explicar en detalle exactamente qué estaban sintiendo, y coincidía perfectamente con lo que estábamos viendo".
Química abierta a los grados K-12
Este último estudio en el que participa el grupo de Shaw amplía la investigación de Baylor para eliminar las barreras al estudio y la disciplina de la química para los estudiantes de K-12 con ceguera o baja visión.
Shaw recibió recientemente una subvención de $ 1.3 millones de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) para un proyecto de intervención temprana primero en su tipo que abre el trabajo de laboratorio y proporciona materiales y equipos de educación química táctil. Combinando enfoques de alta y baja tecnología, el proyecto combina la robótica y la tecnología con materiales educativos y "trucos de laboratorio" que permiten a los estudiantes con ceguera y baja visión participar en los mismos roles y rutinas que sus contrapartes videntes, incluido el uso de litofanías.
"Lo bueno de los gráficos táctiles que se iluminan con una resolución de imagen perfecta es que todo lo que puedo ver con mis ojos, otra persona ciega puede sentirlo con los dedos. Así que hace que todas las imágenes y datos de alta resolución sean accesibles y compartible, independientemente de la vista. Podemos sentarnos con cualquier persona, ciega o vidente, y hablar sobre exactamente el mismo dato o imagen", dijo Shaw.
Shaw y sus colaboradores están enfocando su proyecto inicialmente en estudiantes de secundaria mediante el desarrollo de un programa piloto para que 150 estudiantes de TSBVI participen en la educación y el plan de estudios y se capaciten en materiales tanto en el campus de la escuela como en el laboratorio de Shaw en Baylor. Se espera que el piloto se lance este otoño, y se espera que el programa completo comience en la primavera de 2023 hasta 2027. En el futuro, el equipo espera ampliar el programa para incluir recursos para niños que recién comienzan el estudio de la ciencia.
Más allá de la química
El formato de datos de litofano o LDF, y los datos para todo movimiento, van más allá de la química o la ciencia y se pueden usar para cualquier tema, desde arte, historia, filosofía y donde sea que se usen imágenes o gráficos, dijo Shaw. Con esta última investigación, el camino hacia datos compartibles y accesibles está disponible para cualquier persona con sentido del tacto.
Para los candidatos al doctorado Koone y Dashnaw, la investigación destaca uno de los valores centrales de Baylor:facilitar el descubrimiento de nuevos conocimientos e investigaciones que sean para el mejoramiento de la humanidad.
"La mayor parte de la investigación que realizo a diario no tendrá un impacto significativo en la comunidad científica. Sin embargo, el proyecto de litofanía permite un cambio real en tiempo real", dijo Dashnaw. "Estamos haciendo que STEM sea más accesible para las personas con discapacidad visual y llamando la atención sobre su exclusión sistémica". El estudio utiliza modelos similares a dulces para hacer que STEM sea accesible para estudiantes con discapacidades visuales
