Des modèles 3D ressemblant à des bonbons ont été réalisés en créant des moules et en remplissant les moules de gélatine. Crédit :Université Baylor
Environ 36 millions de personnes souffrent de cécité, dont 1 million d'enfants. En outre, 216 millions de personnes souffrent d'une déficience visuelle modérée à sévère. Cependant, STIM (science, La technologie, l'enseignement de l'ingénierie et des mathématiques) continue de s'appuyer sur l'imagerie tridimensionnelle pour l'éducation. La plupart de ces images sont inaccessibles aux élèves aveugles. Une étude révolutionnaire de Bryan Shaw, Doctorat., professeur de chimie et de biochimie à l'université Baylor, vise à rendre la science plus accessible aux personnes aveugles ou malvoyantes grâce à de petits, modèles ressemblant à des bonbons.
L'étude dirigée par Baylor, publié le 28 mai dans la revue Avancées scientifiques, utilise des modèles de gélatine à l'échelle millimétrique, similaires aux oursons gommeux, pour améliorer la visualisation des molécules de protéines à l'aide de la stéréognosie orale, ou la visualisation de formes 3D via la langue et les lèvres. L'objectif de l'étude était de créer de plus petits, des modèles tactiles plus pratiques d'imagerie 3D représentant des molécules de protéines. Les molécules de protéines ont été sélectionnées car leurs structures sont parmi les plus nombreuses, images 3D complexes et haute résolution présentées tout au long de l'enseignement STEM.
"Votre langue est votre meilleur capteur tactile - environ deux fois plus sensible que le bout des doigts - mais c'est aussi un hydrostat, semblable à un bras de pieuvre. Il peut se faufiler dans des rainures que vos doigts ne toucheront pas, mais personne n'utilise vraiment la langue ou les lèvres dans l'apprentissage tactile. Nous avons pensé faire tout petit, modèles 3D haute résolution, et les visualiser par la bouche, ", a déclaré Shaw.
L'étude a inclus 396 participants au total - 31 élèves de quatrième et cinquième année ainsi que 365 étudiants. Bouche, les mains et la vue ont été testées pour identifier des structures spécifiques. Tous les étudiants ont eu les yeux bandés pendant les tests de modèles tactiles oraux et manuels.
Chaque participant a eu trois minutes pour évaluer ou visualiser la structure d'une protéine d'étude du bout des doigts, suivi d'une minute avec une protéine test. Après les quatre minutes, on leur a demandé si la protéine d'essai était le même ou un modèle différent de la protéine d'étude initiale. L'ensemble du processus a été répété en utilisant la bouche pour discerner la forme au lieu des doigts.
Les étudiants ont reconnu les structures oralement avec une précision de 85,59 %, similaire à la reconnaissance par la vue à l'aide d'une animation par ordinateur. Les tests ont porté sur des modèles de gélatine comestibles identiques et des modèles imprimés en 3D non comestibles. Les modèles de gélatine ont été correctement identifiés à des taux comparables aux modèles non comestibles.
Modèles de gélatine à l'échelle millimétrique de molécules de protéines complexes par rapport à un petit bonbon. Crédit :Université Baylor
« Vous pouvez visualiser les formes de ces minuscules objets aussi précisément par la bouche que par la vue. C'était en fait surprenant, ", a déclaré Shaw.
Les modèles, qui peut être utilisé pour les étudiants avec ou sans déficience visuelle, offrir un petit prix, moyen portable et pratique de rendre l'imagerie 3D plus accessible. Les méthodes de l'étude ne se limitent pas aux modèles moléculaires de structures protéiques - la visualisation orale peut être effectuée avec n'importe quel modèle 3D, dit Shaw.
En outre, alors que les modèles en gélatine étaient les seuls modèles comestibles testés, L'équipe de Shaw a créé des modèles haute résolution à partir d'autres matériaux comestibles, y compris la tire et le chocolat. Certaines caractéristiques de surface des modèles, comme un modèle de protéines de charge de surface positive et négative, pourrait être représenté en utilisant différents modèles de saveur sur le modèle.
"Cette méthodologie pourrait être appliquée aux images et aux modèles de n'importe quoi, comme des cellules, organites, Surfaces 3D en mathématiques ou œuvres d'art 3D—n'importe quel rendu 3D. Cela ne se limite pas aux STEM, mais utile aussi pour les sciences humaines, " a déclaré Katelyn Baumer, doctorant et auteur principal de l'étude.
Le laboratoire de Shaw considère la visualisation orale à travers de minuscules modèles comme un ajout bénéfique aux outils d'apprentissage multisensoriels disponibles pour les étudiants, en particulier ceux qui ont des besoins visuels extraordinaires. Des modèles comme ceux de cette étude peuvent rendre les STIM plus accessibles aux étudiants aveugles ou malvoyants.
« Les élèves aveugles sont systématiquement exclus de la chimie, et une grande partie des STEM. Il suffit de regarder autour de nos laboratoires et vous comprendrez pourquoi :il y a du braille sur le bouton de l'ascenseur jusqu'au labo et du braille sur la porte du labo. C'est là que s'arrête l'accessibilité. Baylor est l'endroit idéal pour commencer à rendre les STIM plus accessibles. Baylor pourrait devenir une oasis pour les personnes handicapées pour apprendre les STEM, ", a déclaré Shaw.
Shaw n'est pas nouveau dans la recherche de haut niveau liée à la déficience visuelle. Il a été reconnu pour son travail sur l'application White Eye Detector. Shaw et Greg Hamerly, Doctorat., professeur agrégé d'informatique à Baylor, a créé l'application mobile qui sert d'outil aux parents pour dépister les maladies oculaires pédiatriques. L'inspiration de Shaw pour l'application est venue après son fils, Noé, a reçu un diagnostic de rétinoblastome à l'âge de quatre mois.
