Screening dyslexia for English using HCI measures and machine learning

More than 10% of the population has dyslexia, and most are diagnosed only after they fail in school. This work seeks to change this through early detection via machine learning models that predict dyslexia by observing how people interact with a linguistic computer-based game. We designed items of the game taking into account (i) the empirical linguistic analysis of the errors that people with dyslexia make, and (ii) specific cognitive skills related to dyslexia: Language Skills, Working Memory, Executive Functions, and Perceptual Processes. . Using measures derived from the game, we conducted an experiment with 267 children and adults in order to train a statistical model that predicts readers with and without dyslexia using measures derived from the game. The model was trained and evaluated in a 10-fold cross experiment, reaching 84.62% accuracy using the most informative features.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Lexiland: A Tablet-based Universal Screener for Reading Difficulties in the School Context

First published online January 27, 2022Massive and timely screening of the student population for early signs of reading difficulties is needed to implement timely effective remediation of these difficulties. However, traditional approaches are costly and hard to apply. Here, we present Lexiland, a tablet-based reading assessment tool for kindergarten and primary school children developed to be applied in school settings with minimal personnel intervention. Following a story line, players help a character of the game perform several tasks that measure different predictors of reading outcomes. Most of the tasks that usually involve a verbal response were switched to receptive tasks to demand a touch-screen response only. The tablet application was administered to a sample of N = 616 5-yo kindergarten children and to a sub-sample of these children twice during the following two years (First and Second Grades). Applying logistic regression and cross-validation, we selected a reduced subset of tasks that can predict with great sensitivity and specificity, whether a five-year-old child will have reading difficulties by the end of first grade (sensitivity 90% and specificity 76%) and two years later (sensitivity 90% and specificity 61%). Importantly, Lexiland is a scalable tool to implement universal screening, given the increasing availability of devices able to run android and iOS applications.The author(s) disclosed receipt of the following financial support for the research, authorship, and/or publication of this article: This project was funded by ANII FSED_2_2015_1_120741 and ANII FSED_2_2016_1_131230 grants to Juan Valle-Lisboa and Manuel Carreiras. Camila Zugarramurdi received a PhD Scholarship from Fundación Carolin

Gamificación y necesidades específicas de apoyo educativo: una revisión bibliográfica

A lo largo de los últimos años, las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) se han ido introduciendo en las aulas atendiendo, en cierta medida, a la diversidad del alumnado. A pesar de esto, los estudios realizados sobre el uso de la tecnología y la gamificación en el alumnado con Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE) y sus beneficios no son muy abundantes. El propósito central de este Trabajo de Fin de Máster es realizar una revisión bibliográfica a partir de la cual se analizan los distintos avances acerca de la investigación sobre este tema. Además, se expondrán los beneficios pedagógicos que se han ido registrando en las diferentes estrategias gamificadas que se han investigado. Este TFM consiste en una revisión bibliográfica centrada en el uso de la gamificación a través de las TIC en el alumnado con NEAE. La metodología llevada a cabo ha centrado en la búsqueda de artículos académicos realizados entre los años 2000 y 2020, tanto en lengua española como en lengua inglesa. En total se han analizado veintiséis artículos, todos ellos dentro de los siguientes temas: Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad, Trastorno del Espectro Autista, Dificultades de Aprendizaje y Necesidades Educativas Especiales. El objetivo común de los estudios revisados es que los usuarios sean más autónomos e independientes y que, gracias a ello, se encuentren más integrados en la sociedad. Como conclusión de la revisión realizada, podemos afirmar que la gamificación es positiva, ya que parece ser una útil herramienta que implica distintos procesos y asiste de manera eficaz a la adquisición de diferentes aprendizajes y, a su vez, es capaz de desarrollar habilidades comunicativas, de interacción social y de expresión de emociones.Over the past few years, Information and Communication Technologies have been introduced into classrooms, attending, to some extent, to the diversity of students. Despite this, studies on the use of technology and gamification in students with Specific Educational Support Needs and their benefits are insufficient. The Master's Degree Work that is proposed below aims to carry out a bibliographic review that analyses the different advances around research on this subject, in addition, the pedagogical benefits that have been recorded in the different gamified strategies that have been investigated will be presented. This TFM consists of a bibliographic review focused on the use of gamification through ICT in students with NEAE. The methodology carried out has focused on the search for academic articles made between 2000 and 2020, both in Spanish and English. In total, twenty-six articles have been analysed, all within the following main identified topics: Attention Deficit Hyperactivity Disorder, Autism Spectrum Disorder, Learning Difficulties and Special Educational Needs. The objective of these research is to make users more autonomous and independent and that, thanks to this advancement, they are more integrated into society. Thanks to the results that have been obtained after this search, we can determine that gamification is positive, since it is perceived as a useful tool that involves different processes and effectively assists in the acquisition of different learnings and, in turn, is able to develop communicative skills, social interaction and expression of emotion

Verso la prevenzione della dislessia evolutiva: uno studio clinico, longitudinale e riabilitativo

Reading is a unique, cognitive human skill crucial to life in modern societies, but, for about 10% of the children, learning to read is extremely difficult. They are affected by a neurodevelopmental disorder called developmental dyslexia. It is widely believed that impaired phonological processing characterizes individuals with developmental dyslexia. These phonological deficits would interfere with one of the most critical skills for successful reading acquisition, the phonological decoding ability. However, reading by phonological decoding also requires rapid selection of sublexical orthographic units through serial attentional orienting. Letters have to be precisely selected from irrelevant and cluttering letters by rapid orienting of visual attention before the correct letter-to-speech sound integration. In the first part of this dissertation, with a 3 year longitudinal study we show that prereading attentional abilities — assessed by serial search performance and spatial cueing facilitation — capture future reading acquisition skills in grades 1 and 2 after controlling for age, nonverbal IQ, speech-sound processing, and nonalphabetic crossmodal mapping. These evidences show that the etiology of dyslexia is multifactorial, and visuo-spatial attention abilities play a fundamental role in the reading acquisition. We know from literature that the simple act of playing action video game could change many aspects of visuo-spatial attention abilities, enhancing attentional capacity and resolution. In the second part of the dissertation, we show that testing two samples of adults video game players and non video game players on their diffused and focused spatial attention abilities — the same functions that are deficient in children with dyslexia — resulted enhanced in people that use video game. Starting from these evidence, and the fact that current treatments are high resource demanding, we tested the hypothesis that action video games could increase attentional and reading abilities. We demonstrate that only 12 hours of playing action video games — not involving any direct phonological or orthographic training — improve the reading abilities of children with dyslexia. We tested reading, phonological, and attentional skills in two matched groups of children with dyslexia before and after playing action or non-action video games for 9 daily sessions of 80 minutes. We found that only the group playing action video games improved their reading abilities, more so than after one year of spontaneous reading development and more or equal to highly-demanding traditional reading treatments. Attentional skills also improved during video game training. Individual differences in visual-spatial and cross-modal, temporal-attention improvements accounted for about 50% of the unique variance in the reading enhancement after controlling for age, IQ, and changes in phonological skills. In the last part of the dissertation, we present a new instrument, a serious game, developed to be used to increase all the cognitive functions that proved their influences on future reading abilities. We show that comparing the serious game scores obtained after a single session evalutation of a sample of preschooler children with and without familial risk for developmental dyslexia, we found differences in the mini games where attentional and phonological performances where tested. These results suggest that the future realization of a treatment based on this serious game could lead to the strengthening of these functions and the decrease in the severity and the incidence of developmental dyslexia in at risk childre

Identification of EEG signal patterns between adults with dyslexia and normal controls

Electroencephalography (EEG) is one of the most useful techniques used to represent behaviours of the brain and helps explore valuable insights through the measurement of brain electrical activity. Hence, it plays a vital role in detecting neurological disorders such as epilepsy. Dyslexia is a hidden learning disability with a neurological origin affecting a significant amount of the world population. Studies show unique brain structures and behaviours in individuals with dyslexia and these variations have become more evident with the use of techniques such as EEG, Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI), Magnetoencephalography (MEG) and Positron Emission Tomography (PET). In this thesis, we are particularly interested in discussing the use of EEG to explore unique brain activities of adults with dyslexia. We attempt to discover unique EEG signal patterns between adults with dyslexia compared to normal controls while performing tasks that are more challenging for individuals with dyslexia. These tasks include real--‐word reading, nonsense--‐ word reading, passage reading, Rapid Automatized Naming (RAN), writing, typing, browsing the web, table interpretation and typing of random numbers. Each participant was instructed to perform these specific tasks while staying seated in front of a computer screen with the EEG headset setup on his or her head. The EEG signals captured during these tasks were examined using a machine learning classification framework, which includes signal preprocessing, frequency sub--‐band decomposition, feature extraction, classification and verification. Cubic Support Vector Machine (CSVM) classifiers were developed for separate brain regions of each specified task in order to determine the optimal brain regions and EEG sensors that produce the most unique EEG signal patterns between the two groups. The research revealed that adults with dyslexia generated unique EEG signal patterns compared to normal controls while performing the specific tasks. One of the vital discoveries of this research was that the nonsense--‐words classifiers produced higher Validation Accuracies (VA) compared to real--‐ words classifiers, confirming difficulties in phonological decoding skills seen in individuals with dyslexia are reflected in the EEG signal patterns, which was detected in the left parieto--‐occipital. It was also uncovered that all three reading tasks showed the same optimal brain region, and RAN which is known to have a relationship to reading also showed optimal performance in an overlapping region, demonstrating the likelihood that the association between reading and RAN reflects in the EEG signal patterns. Finally, we were able to discover brain regions that produced exclusive EEG signal patterns between the two groups that have not been reported before for writing, typing, web browsing, table interpretation and typing of random numbers

Formulación de un modelo teórico de aplicaciones de las redes neuronales en la solución de problemas de dislexia

Muchos niños en edad escolar tienen dificultades en el aprendizaje, en los últimos años estamos asistiendo a un mayor conocimiento de la dislexia, sus causas, y los métodos de enseñanza más adecuados para estos alumnos. Se está avanzando mucho en la investigación de las bases neurológicas de este trastorno, y se están diagnosticando más casos de dislexia, no por una mayor incidencia en nuestros días, sino, por un mayor conocimiento, avance en las técnicas de detección, y el desarrollo de herramientas Computaciónales inteligentes. Además la presencia de las TIC basadas en las redes neuronales artificiales en la vida diaria de nuestros alumnos y de los profesores, hace que no podamos ignorarlas y dejar de lado su utilidad como herramienta de trabajo y de apoyo, tanto para alumnos que presenten dificultades de aprendizaje, como para aquellos que no. Por lo tanto se nos hace necesario trabajar y reflexionar sobre la manera en que las redes neuronales artificiales pueden ayudar a los alumnos que más dificultades presenta. Por lo tanto consideramos que la formación en esta área, va a resultar muy útil y necesaria para dar una respuesta ajustada a las necesidades de estos niños tanto si trabajamos en el aula con ellos como si intervenimos individualmente con estos alumnos de una forma temprana

A Serious Game for Predicting the Risk of Developmental Dyslexia in Pre-readers Children.

Dyslexia is one of the main cognitive disabilities affecting the reading acquisition. As it may interfere with educational opportunities even in presence of adequate intelligence, it is of crucial importance to obtain early diagnosis and help affected children as soon as possible. Generally, dyslexia is diagnosed not earlier than primary school as difficulties in reading is used as first indicator. Yet, being able to detect and treat this problem even in preschool years would ensure better chances to limit its impact and help the child's future reading ability. To this aim, we discuss here a series of serious games we designed and tested to train specific skills that have been proven to be effective against dyslexia

Desarrollo de un juego de aprendizaje para los niños con dislexia diseidética de seis a nueve años de edad de la unidad educativa “Agustín Cueva Dávila”, mediante la herramienta Game Maker Studio

Desarrollar un juego de aprendizaje para los niños con dislexia diseidética de seis a nueve años de edad de la Unidad Educativa “Agustín Cueva Dávila”, mediante la herramienta Game Maker Studio.El proyecto de titulación: “Desarrollo de un juego de aprendizaje para los niños con dislexia diseidética de seis a nueve años de edad de la Unidad Educativa “Agustín Cueva Dávila”, mediante la herramienta Game Maker Studio”, se lo realizará con la finalidad de mejorar el proceso de aprendizaje de los niños y niñas que sufren este trastorno. El proyecto realiza un estudio de los problemas de aprendizaje, en especial de un tipo de dislexia muy común en edad escolar, de los signos, síntomas, problemas sociales y emocionales del afectado. Para el mejoramiento del trastorno se buscaron nuevas técnicas, que llamen la atención del niño y motive su evolución, los videojuegos ludo-educativos son una excelente opción, convirtiéndose en una herramienta educativa para muchos. El videojuego se elaboró con el IDE de desarrollo Game Maker Studio, bajo la metodología SUM (basada en SCRUM), durante el desarrollo del software se llevaron a cabo todas las fases de forma ordenada e incremental con todos los miembros del equipo de desarrollo. El equipo de desarrollo se conforma por un artista gráfico, un artista sonoro y un programador, todo el material multimedia fue elaborado y editado bajo herramientas de software libre, además, se hizo uso de sitios web gratuitos para la obtención de material. Finalmente, se implementó la solución y se realizaron las pruebas correspondientes, para la evaluación y verificación de los resultados

Adaptación curricular para trabajar la dislexia en Educación Primaria a través de la música

Research has shown that children with dyslexia also have difficulty perceiving rhythm. That being said, there is a lot of research that focuses on and observes the importance and positive effect of music on learning difficulties. The purpose of this research was to investigate the effectiveness of an interventional music program in relation to the curriculum of the music course in Greece, for students with dyslexia. For this purpose, research was conducted on primary school students. Sixty-four students of the 4th Elementary class, thirty- two diagnosed with dyslexia and thirty-two typical students, participated in the study. The LAMDA (Learning Skills and Weakness DetectionSoftware) test, a weighted tool for automated detection of learning difficulties in written and oral language, was used to assess the improvement of children. The assessment showed that the interventional music-training program improved students' performance in areas such as word recognition, grammar spelling, visual sequences and rhythm reproduction. The positive results in the various fields of the LAMDA test show that the creation of a new analytically adapted music program suitable for the specific student population but also the use of music as a systematic treatment would have positive effects on students with dyslexia.La dislexia es una discapacidad de aprendizaje debido a la falta de capacidad para decodificar palabras y normalmente se refleja en la capacidad de procesar sonidos. Esta capacidad de decodificación no está directamente relacionada con elementos como la inteligencia, la edad, las habilidades sensoriales, otras habilidades cognitivas o los trastornos generales del desarrollo (Adlof y Hogan, 2018; Blackburn, 2018). La dislexia se manifiesta con dificultades para reconocer las palabras con precisión y mal rendimiento en la lectura y la escritura. Se trata de un trastorno, caracterizado como neurodesarrollo, que a menudo se presenta en escolares y adolescentes (Adlof & Hogan, 2018; Wagner, et al., 2020). En general, un gran porcentaje de alumnos en edad escolar desarrolla este trastorno, pero también se produce con mayor frecuencia en los chicos (Goswami, et al., 2011; Habib y Giraud, 2013; Ahmad, Ali y Salehuddin, 2018). Los investigadores han descubierto que la dislexia en niños puede estar relacionada con problemas genéticos, daño cerebral, displasia cerebral, malnutrición, etc. (Rüsseler, et al., 2018). Los niños con dislexia se quedan por detrás de los niños de desarrollo normal y muestran poca motivación para el aprendizaje (Cardillo, et al., 2018; Snowling, Hulme & Nation, 2020). Factores externos como la escuela, el entorno familiar, la educación de los padres y el entorno de vida también pueden afectar a las habilidades lectoras de los niños. Las investigaciones han demostrado que los niños con dislexia tienen también dificultades para percibir el ritmo. Se puede ver que el uso de la educación musical para la rehabilitación de niños con dislexia y trastornos del lenguaje se basa tanto en evaluaciones teóricas como en resultados experimentales. Si existen procesos subyacentes comunes entre la música y el lenguaje, especialmente entre la percepción de la música y la percepción del habla, es razonable argumentar que mejorar algunos de los procesos involucrados en la percepción de la música puede ayudar simultáneamente a mejorar las habilidades de lectura y lenguaje (Corrigall Y Trainor, 2011; Cumming, Wilson, Leong, Colling y Goswami, 2015; Frey et al., 2019; Lifshitz- Ben-Basat y Fostick, 2019). Dicho esto, existen muchas investigaciones que se centran y observan la importancia y el efecto positivo de la música en las dificultades de aprendizaje. Teniendo en cuenta esto y teniendo en cuenta que en Grecia no se ha creado ningún currículum personalizado para estos estudiantes, se investiga a través de un programa innovador-intervencionista de música y se comprueba el efecto de esta mejora rítmica en otros ámbitos según el "LAMDA". "prueba de evaluación. En general, se acepta que al identificar y reconocer una dificultad en cualquier área, distinguirla y comprenderla, avanzamos hacia su resolución de una manera más segura y eficaz. Enseñar música a niños con dislexia es sin duda uno de esos casos. El propósito de esta investigación es mejorar la educación rítmica de los estudiantes con dislexia en las lecciones de música, a través de métodos de enseñanza invasivos con el fin de enfatizar la necesidad de diseñar un currículo musical para estos niños. Esta investigación se considera importante ya que el aumento en el porcentaje de estudiantes con dislexia es uno de los problemas más importantes que se observan en la actualidad no solo en Grecia sino también en el resto del mundo. Según muchas investigaciones modernas, resulta que la percepción del ritmo es importante tanto para el habla como para la música. Por tanto, el objetivo principal del estudio es investigar la efectividad del proceso educativo existente y mejorar al máximo a los estudiantes con dislexia. Las preguntas importantes que serán respondidas por esta propuesta de investigación son: .- Existe una conexión entre el idioma y la música? .- Hay una mejora en los estudiantes con dislexia que asistieron al programa de intervención? .- Hay una mejora en los estudiantes con dislexia que asistieron al plan de estudios? .- Hay una mejora en los estudiantes típicos que asistieron al programa de intervención? .- Hay una mejora en los estudiantes típicos que asistieron al plan de estudios? Los resultados de la investigación mostraron que los estudiantes con dislexia que asistieron al programa de intervención tuvieron una mejora significativa en las siguientes áreas de la prueba lambda, a saber, reconocimiento de imágenes, reconocimiento de palabras, ortografía histórica, ortografía gramatical, selección de imágenes, rango de letras, secuencias visuales, finalización del patrón y reproducción del ritmo, pero no parece que el género pueda diferenciar estos efectos y ha habido algunos cambios notables debido a esto. Además, hay una mejora significativa en los niños con dislexia y no, en la reproducción rítmica, el último tramo de la prueba Lambda, que revela los resultados positivos de una lección rítmica intervencionista adaptada a las necesidades de los niños. Las actividades especializadas, el carácter agradable de la lección pero también la forma alternativa de aprendizaje parecen afectar el desempeño de los estudiantes y no solo en el campo de la música. Además, la música y específicamente las actividades musicales que incluían la mejora de la memoria auditivo-visual, la atención, la concentración pero también la mejora de la capacidad verbal parece haber afectado positivamente los resultados de los niños en las respectivas áreas de la Lambda prueba