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SPRACHFÖRDERUNG BEI (AUTISTISCHEN) KINDERN

TEIL 2: Projekt LYSA

„LYSA“ ist ein Hochschulprojekt im Rahmen des Studiengangs „BaSys – Barrierefreie Systeme“, welches von Studenten verschiedener Disziplinen im Wintersemester 2011/1012 gegründet wurde und aktuell durchgeführt wird.

Zusammenfassung

Im Folgenden wird die Arbeit des Projektteams „LYSA“ (Baulig, Jost, Ernst, Heun, Metka, Mohr, Pfister) des Wintersemesters 11/12 begründet, abgeschlossen und aktuelle Entwicklungsschritte dargestellt.

Nach einer Einleitung und Motivation, die den Ausgangspunkt des Projektes definieren, wird in einer Projektskizze die Rahmensituation, sowie Projektziel und Vorgehensweise erläutert. Da Barrierefreiheit und Interdisziplinarität die Basis dieses Projektes bilden und auch fortwährend elementare Projektbestandteile sind, wird hierauf explizit eingegangen. Anschließend werden, von der Idee über das Konzept bis hin zur Umsetzung, alle Schritte und Zwischenergebnisse transparent dargestellt. Abgeschlossen wird diese Projektdokumentation durch die Möglichkeit für interessierte Leser unter Kapitel „Diskussion“ durch Feedback, Kommentare und Anregungen an der Projektentwicklung „LYSA“ teilzuhaben.


An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass es sich um kein abgeschlossenes Projekt handelt. Die Theorie, Konzeptionierung, Implementation und Experimente werden kontinuierlich weiterentwickelt.

Ein anschauliches Video des Teams findet sich auf Youtube unter der Rubrik 'Chancenrepublik' von Microsoft Deutschland:http://www.youtube.com/watch?v=1b4FXB8VVNM&feature=plcp. Der ganz Microsoft Innovation Day 2012 findet sich HIER.

Einleitung und Motivation

Frühkindlicher Autismus ist eine tiefgreifende Entwicklungsstörung. Er führt u.a. zu Behinderungen im Bereich Wahrnehmung und Kommunikation. Es ist möglich, dass Kinder, die hieran leiden, durch ihren unterdurchschnittlichen Wortschatz sozial ausgegrenzt werden. Diese Ausgrenzung erzeugt Ängste und andere negative Emotionen.

Es gibt verschiedene Therapieformen, die helfen können, die motorischen Auffälligkeiten und die soziale Interaktion zu verbessern. Einige haben sich besonders bewährt. Darunter auch Sprachunterstützende und sprachersetzende Therapien. Welche Therapie letztendlich geeignet ist hängt natürlich sehr stark von dem Einzelnen ab, da jeder seinen eigenen Autismus hat. Autismus ist grundsätzlich nicht heilbar, aber eine Therapie kann sinnvoll unterstützen. Menschen mit Autismus haben einen Anspruch auf Teilnahme am Leben in der Gesellschaft und auf jegliche mögliche Förderung, wie alle anderen Menschen mit Behinderungen und Einschränkungen auch. Therapiert wird bisher durch geschultes Personal, einen Therapeuten. Eine individuelle computerbegleitende Therapie gibt es bisher noch nicht.

Durch den medizinischen Fortschritt, immer leistungsfähigere und neuere Technologien und ständig wachsende Kenntnisse im Bereich „Wissen und Lernen“ nimmt die Abbildung komplexer Vorgänge in Computersysteme zu. Mittlerweile gibt es Systeme, die unbemannte Flugzeuge fliegen, Autos fahren und Herzoperationen unterstützen. Es sollte also möglich sein, ein System zu entwickeln, welches Schritt für Schritt die Kompetenzen eines Therapeuten für frühkindlichen Autismus erlernt. Idealerweise sieht das Kind im fertigen System ein Spielzeug und motiviert sich selbst, spielerisch und selbständig zu lernen.

Durch den Zusammenschluss der Projektbeteiligten, die unterschiedlichen Fachbereichen entstammen, wird ein Großteil der für die Konzeptionierung und Umsetzung erforderlichen Disziplinen im Studiengang „BaSys – Barrierefreie Systeme“ an der Fachhochschule Frankfurt am Main abgedeckt.

Stark unterstützt von Professorinnen und Professoren bildeten die aufgeführten Punkte unsere Motivation, das Projekt „LYSA – Learning System for autistic children“ im Wintersemester 2011/2012 ins Leben zu rufen.

Projektskizze

Projektname

LYSA – Learning system for autistic children

Team

B. Sc. Daniel Baulig
Barrierefreie Systeme – Intelligente Systeme
Fachhochschule Frankfurt am Main
Kontakt:
Fachgebiet: Informatik

M. Sc. Konstantin Ernst
Barrierefreie Systeme – Intelligente Systeme
Fachhochschule Frankfurt am Main
Kontakt: info@konstantinernst.de
Fachgebiet: Informatik

B. Sc. David Heun
Barrierefreie Systeme – Intelligente Systeme
Fachhochschule Frankfurt am Main
Kontakt: dd.h@gmx.de
Fachgebiet: Mechatronik / Mikrosystemtechnik

B. Sc. Carolin Jost
Barrierefreie Systeme – Case Management für ein barrierefreies Leben
Fachhochschule Frankfurt am Main
Kontakt:
Fachgebiet: Pflege

B. Sc. Benjamin Metka
Barrierefreie Systeme – Intelligente Systeme
Fachhochschule Frankfurt am Main
Kontakt: benjo@stud.fh-frankfurt.de
Fachgebiet: Informatik

Dipl. Christina Mohr
Barrierefreie Systeme – Case Management für ein barrierefreies Leben
Fachhochschule Frankfurt am Main
Kontakt:
Fachgebiet: Pflege

Dipl. Verena Pfister
Barrierefreie Systeme – Case Management für ein barrierefreies Leben
Fachhochschule Frankfurt am Main
Kontakt:
Fachgebiet: Pflege

Kooperation

Das Projekt 'Lernunterstützung für den Spracherwerb autistischer Kinder' besteht sowohl aus einem Team von Studierenden des interdisziplinären Masterstudienganges BaSys (Barriefreie Systeme) der FH Frankfurt am Main unter Begleitung von Prof.Dr.Gerd Doeben-Henisch in Zusammenarbeit mit mehreren KollegenInnen der FH Frankfurt; dies in enger Kooperation mit Prof.Dr.Alexander Mehler und seinem Team von der Goethe-Universität sowie mit Microsoft Deutschland, insbesondere mit Herrn Dipl.-Inform. Axel Kresse, dem Schlaumäuse-Projekt von Microsoft und der Firma Helliwood (Berlin). Dazu kommen mehr und mehr Eltern von autistischen Kindern sowie therapeutischen Einrichtungen für autistische Kinder.

Projektziel

Projektziel ist die Konzeptionierung und Umsetzung eines Systems, welches Kindern, die an frühkindlichem Autismus leiden, bei der Erweiterung ihres Sprachwortschatzes unterstützt. Das System arbeitet effizient, da zum Einen alle System-Komponenten auf die Zielgruppe abgestimmt sind und es zum Anderen beim Einsatz zwischen den Anwendern differenziert und durch eigenständiges Lernen dynamisch, individuell und gezielt auf den Anwender reagiert.

Vorgehensweise und –modell

Es handelt sich bei Projekt LYSA um ein Studienprojekt, welches primär von Studenten der Fachrichtungen „Pflege“ und „Informatik“ durchgeführt wird. Regelmäßig zu Semesterende gilt es einen präsentablen Meilenstein zu erreichen.

Die übliche und bewährte Vorgehensweise, zunächst ein umfassendes Konzept zu begründen und anschließend die Implementation und Experimente anzuschließen hieße sequenzielle Arbeit für die vertretenen Disziplinen und dadurch keine optimale Ausnutzung der (bei jedem Projekt) raren personellen und zeitlichen Ressourcen.

Um zum nächsten Meilenstein das Projekt möglichst weit ausführen zu können, und allen Disziplinen die Möglichkeit zu bieten sich in gleichem Anteil zu beteiligen, haben wir uns entschieden, die Projektdurchführung am Spiralmodell zu orientieren. Hierbei werden gemeinsam kleine Ziele abgesteckt, welche betrachtet, konzeptioniert, umgesetzt und getestet werden. Somit wird das Problem der sequenziellen Durchführung ein kleineres Maß skaliert.

Aufgabenverteilung

Wie bereits erwähnt, werden alle Prozessschritte grundsätzlich von allen Teammitgliedern gemeinsam durchgeführt und begleitet. Folgende Auflistung zeigt, welchen Themen die einzelnen Teammitglieder jeweils erhöhte Aufmerksamkeit widmen:

TeammitgliedSchwerpunkt
Daniel BauligInterface-Analyse
Konstantin ErnstProjektdokumentation
Entwicklung mit Microsoft Kinect
Interface-Analyse
David HeunOrganisation
Externe Kontakte
Interface-Analyse
Carolin JostTheorie „Autismus und Lernen“
Benjamin MetkaEntwicklung mit Microsoft Kinect
Interface-Analyse
Christina MohrTheorie „Autismus und Lernen“
Verena PfisterTheorie „Autismus und Lernen“

Barrierefreie Systeme

LYSA ist ein Projekt im Rahmen des Studiengangs „BaSys – Barrierefreie Systeme“ an der Fachhochschule Frankfurt am Main.

Unter Barrierefreiheit verstehen wir die Möglichkeit, Gegenstände, Medien und Einrichtungen trotz einer eventuell vorhandenen geistigen oder anatomischen Beeinträchtigung uneingeschränkt nutzen zu können. Der Studiengang „BaSys – Barrierefreie Systeme“ zeigt solche soziale Barrieren zu erkennen, zu untersuchen und Systeme zu konzeptionieren und mit Erfolg umzusetzen, die die erkannten Barrieren aufheben. Die zweite Säule des Studiengangs neben Barrierefreiheit ist Interdisziplinarität. Durch die Zusammenarbeit in den Projekten lernen Studenten unterschiedlicher Disziplinen im direkten Kontakt Ansätze, Denk- und Vorgehensweisen anderer Fachrichtungen zu verstehen, zu kombinieren und anzuwenden. Die Professorinnen und Professoren des Studiengangs „BaSys – Barrierefreie Systeme“ motivieren die Studenten kontinuierlich, sich mit diesen, wenn auch zunächst ungewohnten, Arbeitsweisen der anderen Disziplinen auseinanderzusetzen und diese praktisch anzuwenden.

Diese einmalige Kombination hat sich bereits in anderen Projekten erfolgreich bewährt, da Ziele erreichbar werden, die Kompetenzen verschiedener Disziplinen erfordern und nur in deren Zusammenarbeit greifbar sind.

Barrierefreiheit

Barrierefreiheit bildet die Grundlage und die Motivation für das Projekt LYSA. Über das Ziel hinaus, ein System zu entwickeln, welches die Barrieren überwindet, die beim Spracherwerb von autistischen Kindern entstehen. Hierbei wird der Aspekt der Barrierefreiheit bereits bei der Projektdurchführung umgesetzt: Durch die laufende Darstellung der Projektarbeiten und -fortschritte in diesem Wiki-System und die Möglichkeit, jeden Projektbeteiligten zu kontaktieren entsteht Transparenz.
Transparenz ist eine Form der Barrierefreiheit. Bei der Implementierung wird, soweit möglich, nur lizenzfreie Software, wie beispielsweise das Microsoft Kinect SDK eingesetzt. Alle Quellcodes werden im Bereich „Download“ zur Verfügung gestellt.

Interdisziplinarität

Das Projekt „LYSA“ setzt sich primär aus Studenten der Fachrichtungen „Pflege“, „Informatik“ und „Mechatronik“ zusammen. Üblicherweise würde man die einzelnen Projektphasen auf die beteiligten Disziplinen aufteilen, und den Schnittpunkt gemeinsam bearbeiten. Dieses Vorgehen soll in der folgenden Abbildung schematisch dargestellt werden:

Interdisziplinarität


Bei LYSA, wie auch bei allen anderen BaSys-Projekten, wird durch den starken Fokus auf intensive Zusammenarbeit der unterschiedlichen Fachbereiche dieses Konzept erweitert, sodass alle Fachbereiche bei jedem Entwicklungsschritt beteiligt sind:



Interdisziplinarität bei BaSys


Es entsteht eine größere Schnittmenge. Durch Pflege-Studenten, die sich unvoreingenommen an der Umsetzung beteiligen, sowie durch Informatik- und Ingenieur-Studenten, die sich an der Entwicklung der Theorie „frühkindlicher Autismus und Lernen“ beteiligen werden und die einzelnen Aspekte aus neu entstehenden Sichtweisen betrachtet, neue Inspirationen entstehen, das Konzept entwickelt sich rasch in Breite und Tiefe.

Grundlagen und Ausgangssituation

Autismus

Autismus ist laut ICD 10 F84 eine tiefgreifende Entwicklungsstörung, deren Symptome sich in folgenden Bereichen ausprägt: soziale Interaktion, Kommunikation und eingeschränktes, stereotypes, repetitives Verhalten. Innerhalb der Klassifizierung wird unterschieden zwischen dem Lebensalter in welchem die Entwicklungsstörung festgestellt werden kann, sowie der unterschiedlich starken Ausprägung der Symptome.

Im Zusammenhang mit dem Projekt LYSA wollen wir uns auf Kinder konzentrieren, die unter einem frühkindlichen Autismus leiden, im Speziellen Kinder mit low functioning Autismus. Da gerade bei diesen Kinder oft der Spracherwerb eingeschränkt ist oder ganz ausbleibt. Diese Kinder zeichnen sich aus durch:


- Einschränkungen bei der sozialen Interaktion
- schwache oder keine Kommunikation
- Stereotyp repetitiven Verhalten
- Schlaf- und Essstörungen, Phobien, Wutausbrüche und Aggression


Dies bedeutet konkret:
- Die Kinder vermeiden Blickkontakte und Körperkontakte, Gestiken und Mimiken anderer haben für sie oft keine Bedeutung
- Sie können zunächst keine Geste, Lächeln oder Wort verstehen und wirken dadurch wie taub
- Jede Veränderung in ihrem Umfeld erregt die Kinder stark
- Die Kinder können nicht spielen oder zweckentfremden ihr Spielzeug
- Sie können nicht kreativ spielen, sondern verwenden ihr Spielzeug auf immer gleiche Weise
- Autistische Kinder spielen nicht mit anderen Kindern
- Echolalie, auffällige Sprache
- Die intellektuelle Begabung reicht von geistiger Behinderung bis zu normaler Intelligenz
- Die Kinder fixieren sich auf spezielle Themen
- Sie verweigern Veränderungen
- Manche Kinder möchten nicht berührt werden, oder sie hassen leichte Berührungen, empfinden festeren Druck aber als angenehm (Hugbox oder Squeeze Maschine von Temple Grandin, Entspannung durch festen Druck)
- Sie sind wählerisch mit dem Essen (Süßigkeiten stellen vermutlich keine Belohnung dar)
- Oft stören sich die Kinder an flackerndem oder grellen Licht. Sie sind überfordert bei zu vielen visuellen und akustischen Reizen auf einmal schalten ab und bekommen nichts mehr mit oder bekommen einen Wutausbruch
- Viele Kinder leiden unter einer Geruchsempfindlichkeit
- Schwierigkeiten mit der Tiefensensibilität, grob- und feinmotorisch ungeschickt (diese Wahrnehmung kann verbessert werden)
- Wahrnehmung ist normal, Wahrnehmungsverarbeitung ist gestört Es ist sehr wichtig die auftretenden Symptome adäquat abzuklären um eine Verwechslung von Krankheiten, die ähnliche Verhaltensweisen aufweisen, zu verhindern.

Therapiemöglichkeiten

Im Wesentlichen erfolgt die Behandlung frühkindlicher autistischer Störungen durch verhaltenstherapeutische Maßnahmen. Ergänzend wird zumeist eine medikamentöse Behandlung eingesetzt.

Die gängigen therapeutischen Strategien streben eine Verbesserung der sozialen Interaktionsfähigkeit, Kommunikationsfähigkeit und Selbstständigkeit sowie die Beherrschung von Zwängen, Auto-/Fremdaggression, Unruhe, Isolation und entwicklungsmotorischen und sprachgebundenen Defiziten an.

Nach dem derzeitigen Erkenntnisstand ist eine Behandlung tiefgreifender Entwicklungsstörungen hin zu einer vollständigen Genesung nicht möglich. Durch Frühförderung, spezielle Erziehung, verhaltenstherapeutische Interventionen und auch pharmakologische Behandlung lassen sich allerdings Selbständigkeitsentwicklung, soziale Integration sowie die schulischen und beruflichen Entwicklungen wesentlich verbessern.


1) Frühförderung
Im Rahmen der Frühförderung zielt die Therapie zum einen darauf ab, die dem Alter des Kindes und seinen individuellen intellektuellen Fähigkeiten angemessenen Entwicklungsmöglichkeiten zu fördern. Entwicklungsdefizite sollen korrigiert werden. Fähigkeiten des Sehens, Hörens und Greifens und der Sprache sollen gewonnen bzw. gestärkt und exzessive Verhaltensweisen wie z.B. krankhafte Ängste oder selbstverletzendes Verhalten abgebaut werden. Andererseits sollen defizitäre Fähigkeiten der Sprache und der motorischen Entwicklung behoben werden.

Die Frühförderung zielt ferner darauf ab, Stereotypien (zwanghaft wiederholte Handlungen) abzubauen und die allgemeinen Kommunikations- und Beziehungsfähigkeiten des kindlichen Autisten aufzubauen. Dies beinhaltet zudem die Behandlung psychopathologischer Begleitsymptome wie motorische Unruhe, Schlafstörungen, Enkopresis (Einkoten), Kot-Essen sowie aggressives und autoagressives Verhalten. Da das Krankheitsbild des Kindes hier oftmals mit zusätzlichen Erkrankungen oder Behinderungen wie z.B. Epilepsie einhergeht, werden diese Beschwerden parallel behandelt bzw. das jeweilige Beschwerdebild im Einzelfall berücksichtigt. Mittelbares Ziel der Maßnahmen ist die Integration in eine Gruppe von Gleichaltrigen, den integrierten Kindergarten bzw. die integrierte Schule. Diese Integration ist nicht nur Ziel, sondern zugleich auch eine Form der Therapie selbst.

Aber nicht nur der kindliche Autist ist Gegenstand von therapeutischen Maßnahmen. Bedeutung gewinnt auch die frühzeitige Unterstützung der Familie. Sie soll Verständnis für die Behinderung des Kindes gewinnen, sich in der Fähigkeit zur Selbsthilfe gestärkt sehen und umfassend über sozialrechtliche Hilfsangebote informiert werden, um diese auch nutzen zu können.



2) Interventionsvoraussetzung
Verallgemeinernd lässt sich feststellen, dass eine Heilung des Autismus nicht möglich ist, andererseits die meisten Familien ihr autistisches Kind zu Hause behalten möchten und hierzu in der Regel auch in der Lage sind.

Hiervon ausgehend ist den verschiedenen Vorgehensweisen ein individuell auf das behinderte Kind und seine Familie bezogenes Anpassen der Förderungsmaßnahmen gemein. Konkret wird das Erlernen beim kindlichen Autisten dadurch angebahnt, indem möglichst viele „normale“ Sinneserfahrungen vermittelt und Entwicklungsschritte gemäß der Entwicklungsbereitschaft angeregt werden. Gesamtfamiliäre Voraussetzungen und Zielsetzungen werden in die Behandlungskonzeption integriert und rechtliche, finanzielle und institutionelle Hilfen den Familien beratend zur Verfügung gestellt. Der zu erstellende Behandlungsplan koordiniert im Einzelfall die differenten therapeutischen und spezifisch-pädagogischen Hilfestellungen.



3) Behandlungsrichtlinien
Jedes Behandlungsprogramm ist individuell auf das einzelne Kind abgestimmt. Die allgemeingültige, richtige Therapie gibt es nicht. Indes sind generelle Richtlinien – so wie hier die Richtlinie F 84 der Deutschen Gesellschaft für Kinder- und Jugendpsychiatrie und -psychotherapie – vorgegeben, die sich wie folgt zusammenfassen lassen:

Die Richtlinien erkennen an, dass der frühkindliche Autismus keine Störung der Emotion, sondern primär organisch begründet ist. Dies führt in der Konsequenz zu der Annahme, dass der Autismus durch eine entwicklungsfördernde, strukturierte Lebenssituation therapiert werden kann. Als die entscheidenden Bezugspersonen des Kindes werden die Eltern von Anfang an als verantwortliche Partner in die Förderung einbezogen. Diese Einbeziehung erfolgt nicht aufgrund einer genetischen Verantwortung für die Behinderung des frühkindlichen Autisten, sondern wegen ihrer hervorgehobenen erzieherisch-pflegerischen Bindungskompetenzen zu ihrem autistischen Kind. Nach den Richtlinien ist die frühzeitige Entlastung der Familie wichtig, wozu auch und gerade die familiärer Überforderung durch übermäßige Therapieangebote vermieden werden soll. Bei exzessiven Auto- und Fremdaggressionen soll die Festhalttherapie verhältnismäßig angewandt und das aggressive Verhalten so unterbrochen werden. Die Richtlinien schreiben also – in aller bemerkenswerten Deutlichkeit – die Anwendung von Gewalt, also jedem körperlich wirkenden Zwang, im Rahmen des Angemessenen durchaus vor. Sie stellen damit eine Abkehr von einer stets gewaltlosen Therapie dar, wobei die Anwendung von Gewalt in diesem Zusammenhang selbstredend nicht als vordringliches Therapiemittel, sondern als Mittel zum Selbstschutz des autistischen Kindes sowie der betroffenen Bezugsperson zu verstehen ist. Die Durchführung von begleitender Krankengymnastik und Ergotherapie soll der Förderung von der Motorik und der Wahrnehmungsfähigkeit des autistischen Kindes fördern. Daneben können bei zureichender intellektueller Begabung des autistischen Kindes Verfahren der kognitiven Verhaltenstherapie zur Erlebens- und Verhaltensschulung eingesetzt werden.

Gleichwohl hat auch die AWMF (Arbeitsgemeinschaft der wissenschaftlichen medizinischen Fachgesellschaft) eine Leitlinie zur Diagnostik und Therapie von psychischen Störungen im Säuglings-, Kindes- und Jugendalter mit einer tief greifenden Entwicklungsstörung wie dem Autismus erarbeitet. Die Leitlinie differenziert zwischen ambulanten und teil- oder vollstationären Settings nach Art und Schweregradausbildung der Beschulungsmöglichkeit. Sie setzt schwerpunktmäßig in der Sprachförderung und dem Einsatz verhaltenstherapeutischer Techniken wie einem verstärkerorientierten Training, dem Üben von Alltagssituationen anhand von Spielmaterialien sowie Elementen des Rollenspiels an. Grundsätzliche erfolgt die Behandlung konkret durch eine Aufklärung der Eltern über die begrenzten Ziele der Behandlung. Ihnen soll eröffnet werden, dass keine Heilung, wohl aber eine Verbesserung der Symptomatik erreichbar ist und dass andererseits auch nicht eine Verselbstständigung des Autismus zu befürchten ist, insofern das Kind nicht über herausragende intellektuelle Fähigkeiten verfügt. Angeregt werden sollen kognitive Verhaltensmodifikation bei begabteren autistischen Patienten zur Verbesserung der Selbstkontrolle und der Kontaktfähigkeit. Instruktionssysteme wie TEACCH – hierzu unten – sollen angewandt werden. Die Leitlinie wirkt ein besonderes Augenmerk auf einen nachhaltigen Sprachaufbau, weshalb spezielle Sprach-Settings nach der PECS-Methode – hierzu ebenfalls unten – durchgeführt werden sollen. Ergänzend können therapeutische Maßnahmen durch die Gabe von Medikamenten ergriffen werden.



4) Verhaltenstherapie und Heilpädagogik
Die Behandlung des autistischen Kindes erfolgt vorwiegend durch die Verhaltenstherapie und die Heilpädagogik. Die Verhaltenstherapie zielt maßgeblich auf eine Verbesserung der sozialen Fertigkeit ab und will damit die familiäre Integration und die Eingliederung in den Kindergarten bzw. die Schule sichern. Die Behandlung setzt daran an, dass der Autist das Weglaufen, die Selbstverletzungen und/oder das Essen giftiger Stoffe unterlässt. Zudem werden im Rahmen der Verhaltenstherapie mögliche schwere Schlafstörungen und Angstsyndrome, aber auch Enuresis (Einnässen) und Enkopresis (Einkoten) thematisiert. Im Gegensatz hierzu fördert die Heilpädagogik die Sprachfähigkeiten, Fähigkeiten des emotionalen Erlebens und der Selbsthilfefähigkeit sowie lebenspraktischer Fertigkeiten im Zusammenleben mit Gleichaltrigen.

Konkret kommt in der Praxis im Rahmen der Verhaltenstherapie das TEACCH-Konzept zur Anwendung (Treatment und Education of Autistic and Retect Communication Handicapped Children). Ein weiteres Behandlungskonzept ist das PECS (Picture Exchange Communication System). Beide Konzepte sind durchgängig gut evaluiert.

Für das TEACCH-Konzept ist gesichert, dass es Kindern mit Autismus unterschiedlichen Alters, Entwicklungsstands und Funktionsniveaus hilft, das Ausmaß selbstständiger Lebensführung zu erhöhen. Im Zentrum von TEACCH steht die Unterstützung von autistischen Kindern beim Lernen. Mittels zeitlicher und räumlicher Strukturierung sowie der Gestaltung von Arbeitsmaterial und Instruktionen werden Hilfen zur Erschließung von Bedeutung und Verdeutlichung von Zusammenhängen gegeben.

Die Idee der TEACCH-Methode basiert im Kern auf der Fähigkeit des autistischen Kindes, vorgegebene Strukturierungen zu erkennen und für sich selbst die Fähigkeit zu erlagen, neue und wiederkehrende Sachverhalte zur strukturieren.

Die konkrete Durchführung gestaltet sich wie folgt: Für das autistische Kind wird sein Raum durch Markierungen, Symbole, Piktogramme und Hinweisschildern vorgegeben. Ihm werden aber auch Fotos vorgelegt, die ein Platz oder einen Gegenstand bezeichnen. Hiernach wird das Kind angeregt, Fragen wie: „Wo ist das? Wo gehört das hin?“ zu beantworten.

Zur Strukturierung der Zeit werden im Wesentlichen konkrete Zeitpläne erstellt. Diese Zeitpläne sollen dem Autisten Abfolgen von z.B. Arbeits- und Essenszeiten visualisieren. Auch die Erstellung von ganzen Tages- und Wochenkalendern ist sinnvoll. Andererseits kann zudem dem Autisten mithilfe einer Sanduhr der Ablauf von Zeit veranschaulicht werden. Die nach der TEACCH-Methode angedachte Strukturierung der Arbeitsorganisation gewinnt für das autistische Kind keine Bedeutung, weil es regelmäßig nicht arbeiten wird. Von Belang ist allerdings die Strukturierung von Materialien. Im Vordergrund steht hier die Hilfe durch Vorlage abgezählter Spielgeräte, aber auch eine übersichtlich geordnete Darbietung des Materials oder mit Hinweispfeilen beschaffener Arbeitsflächen. Hilfreich ist es auch, wenn dem autistischen Kind für unterschiedliche Materialien verschiedene Behälter zur Aufbewahrung zur Verfügung gestellt werden.

Im Rahmen des TEACCH-Konzepts muss beachtet werden, dass autistische Kinder unbedingt einen besonderen Bereich in der Wohnung benötigen, der für Spielen, Lernen und die therapeutischen Übungen reserviert ist. Die Umgebung sollte möglichst keine Ablenkungen bieten. Für Übungen, die am Tisch gespielt werden, empfiehlt sich eine stets einzuhaltende Sitzordnung. Äußerst wichtig ist es auch, Spiele oder Materialien, die im Augenblick nicht benötigt werden, sofort wegzuräumen, um das autistische Kind nicht zu verwirren. Eltern sollten daher von Beginn an die Regel einführen, dass Spiele, die herausgenommen werden, auch wieder weggeräumt werden müssen. Bei diesen Spielen bzw. Spielzeugen muss das Material beachtet werden. Spielzeuge aus weniger widerstandsfähigen Materialien sollten daher erst gewählt werden, wenn das Kind gelernt hat, sorgfältig mit dem Spielzeug umzugehen. Dabei sollten bei der Auswahl des Spielzeugs die individuellen Fähigkeiten des Kindes – etwa auch seine Kraft – angemessen berücksichtigt werden.

Mittlerweile hat sich neben dem TEACCH-Konzept die PECS-Methode durchgesetzt. In ihrem Fokus stehen Sprachanbahnungssysteme mit Bildern. Diese Methodik beruht auf der Grundidee, dass das autistische Kind einem „kommunikativen Partner“ eine Karte gibt, auf der das gewünschte Objekt oder die gewünschte Aktivität in Form eines Fotos oder Symbols abgebildet ist. Dieser „kommunikative Partner“ kann das Kind ermutigen, einzelne Wörter oder den ganzen Satz nachzusprechen. Die Sprache wird jedoch nicht vom Erwachsenen „eingefordert“, sondern soll erst infolge eines natürlichen – im Wesentlichen zwanglosen – Kommunikationsprozesses entstehen.

Konkret beginnt die Kommunikationsübung mit einer physischen Annäherung an den Gesprächspartner. Der kindliche Autist soll ohne unmittelbare Anweisung andere Elemente der sozialen Interaktion – wie Blickkontakt oder Imitation – quasi „nebenher“ trainieren. Nützlich mag es auch sein, wenn das autistische Kind einen Wunsch mit einer Bildkarte äußert. In mehreren Phasen soll das Kind mit Hilfe von unterschiedlichen Bezugspersonen wie Eltern, Therapeuten, Erziehern bzw. Lehrern lernen, eine Karte mit dem Abbild des begehrten Gegenstand oder der begehrten Interaktion wie z. B. einer Süßigkeit, einem Spielzeug oder einer Aktivität wie Schaukeln, an seinen Gesprächspartner zu übergeben. Dieser soll darauf sofort reagieren, indem er dem Kind das gewünschte Objekt aushändigt oder die Interaktion unmittelbar – soweit vertretbar möglich - ausführt. Das Kind wird mit der Zeit zu der Erkenntnis gelangen, dass sein Bedürfnis erfüllt wird, wenn es auf Personen zugeht. Sprache wird dabei vom dem Therapeuten nicht eingefordert. Sie wird lediglich mittelbar durch diese Methode angeregt. Im Verlauf des Trainings werden die Hilfestellungen immer mehr zurückgenommen. Anschließend wird das Kind lernen, selbstständig an seinen Bildordner zu gehen, ein Bild zu wählen und zu verschiedenen Personen zu gehen. Darüber hinaus wird die Fähigkeit des autistischen Kindes geübt, Bilder und damit komplexe Sachverhalte zu differenzieren. In einer letzten Phase, die nicht von jedem autistischen Kind abverlangt werden kann, wird mit dem Kind die Bildung ganzer Sätze trainiert. Zunächst werden auch hierzu verbale Hilfestellungen gegeben, die dann Schritt für Schritt zurückgenommen werden. So werden komplexere Satzstrukturen eingeübt. Es werden „ich möchte“, „ich höre“ oder ähnliche Bildkarten eingeführt. Andere Karten repräsentieren Mengen, Präpositionen, Farben oder Größen. Das Kind kann somit ganze Sätze beispielsweise mit Hilfe von drei Karten auf einer Tafel anheften: „Ich möchte“, „blau“, „Buntstift“. Eine Kommunikation ist jetzt – eingeschränkt – möglich.

Alle beschriebenen Verhaltenstherapien sind als intensive Behandlung von bis zu 40 Stunden pro Woche über Monate bis Jahre erforderlich.

Darüber hinaus gibt es noch die sog. „Lovaas-Therapie“ (ABA = „Applied Behavior Analysis“ = Angewandte Verhaltensanalyse), welche durch ein diskretes Lernen gekennzeichnet ist, allerdings wegen methodischer Mängel auf zahlreiche Kritiker gestoßen ist. Inhaltlich versucht das Programm, Kindern bestimmte Fähigkeiten und Fertigkeiten mit Hilfe operanter, d.h. nicht reizgebundener Verstärkung, einem Beobachtungserlernen und Imitation beizubringen.

Im Rahmen der Verhaltenstherapie wird am Rand und zum Teil eine Massagetherapie erwogen. Die Massagetherapie ist jedoch zu vernachlässigen, weil ihre schwache Evidenz feststeht.

Überwiegend negativ evaluiert wurden im Übrigen Methoden der gestützten Kommunikation, also solche Maßnahmen, die nicht wie die PECS-Methode auf einer Freiwilligkeit des autistischen Kindes basieren. Negativ evaluiert wurden zudem Maßnahmen der sensorischen Integration.

Bislang ohne empirische Absicherung blieben Maßnahmen der Logopädie im engeren Sinne sowie Maßnahmen der Physio- und Ergotherapie, wobei zu vermuten ist, dass derartige Behandlungen zur Verbesserung der Lebensqualität und Selbständigkeit des autistischen Kindes durchaus beitragen können.

Nicht als Therapie, sondern als alternative Kommunikationsmöglichkeit gilt die sog. „Gestützte Kommunikation“. Bei ihr interagiert die Bezugsperson mithilfe eines Rechnerprogrammes mit dem autistischen Kind. Diese Methode ist äußerst umstritten, da in Studien belegt wurde, dass die Schriftproben im Wesentlichen bruchstückhaft blieben und dass die Kommunikation lediglich aufgrund einer unbewussten Steuerung der Bezugsperson entstand bzw. die eigentlich gewollte Kommunikation des Kindes durch eine solche der Bezugsperson ersetzt wurde.



5) Weitere von den Richtlinien nicht erfasste Therapien
Im Übrigen besteht im Einzelfall eine Vielzahl von begleitenden Möglichkeiten, ein autistisches Kind zu therapieren. Nicht verallgemeinerungsfähige – weil nicht hinreichend evaluierte – Therapiemethoden sind exemplarisch: Akupunktur, computergestütztes Training zur Erkennung von Gesichtsausdrücken, Delphintherapie, elektrokonvulsive Therapie, Horch- und Klangtherapie, Prismagläser, Smart-Phone Application, stereotaktische Operation, Videomodellierung und Yoga.



6) Psychopharmakotherapie
Neben der Verhaltenstherapie und der Heilpädagogik ermöglicht die Psychopharmakotherapie bislang keine entscheidende Verbesserung der autistischen Symptomatik. Ihre Bedeutung gewinnt die psychopharmazeutische Behandlung im Rahmen der Behandlung von Begleitstörungen. So haben sich beispielsweise Neuroleptika in der Behandlung von aggressiven und autoaggressiven Verhaltensweisen als nützlich erwiesen. Konkret können Serotoninwiederaufnahmehemmer die Impulsivität des Autisten bzw. seine Stereotypien lindern. Ebenso kommen Stimulanzien in der Behandlung der Hyperaktivität sowie der Konzentrationsstörungen zum Einsatz. Vereinzelt kann die Gabe von Lithium zur emotionalen Stabilisierung und Linderung impulsiver Aggressionszuständen beitragen. Antiepileptika dienen der Behandlung von Epilepsien.



Parallele Projekte bestehende Software

Konzeptionierung

HMI-Analyse

Dieses Kapitel befasst sich mit der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI: human machine interface) und soll zeigen, wie der Mensch mit der „Maschine“ bzw. die Maschine mit dem Menschen interagiert.

Anforderungen an das System

- die Betreuungsperson (Therapeut oder Elternteil) soll entlastet werden
- das Kind soll die Sprache lernen
- das Interface soll für autistische Kinder gerecht sein
- es soll berücksichtigt werden, dass die sozialen Kompetenzen bei dem Programm fehlen werden
- die Aufmerksamkeit muss „aufgefangen“ werden
- es muss ein Belohnungssystem vorhanden sein


Nutzergruppen

- autistische Kinder die unter einem frühkindlichen Autismus leiden (ab dem 10.-12.Monat), LFA
- diese zusätzlich einen geringen Sprachwortschatz besitzen
- Altersgruppe ab zwei Jahren


Userinterface (Interface des Kindes)

- 5 Sinne
Hören
Sehen
Fühlen
Schmecken
Riechen

- Motorik
möglicherweise von Spastiken geprägt
ausdrucksschwache Mimik

- Sensorik
möglicherweise Berührungsängste
- Aufmerksamkeitsdefizite
- Eingeschränktes Vokabular

Maschineninterface

Anforderungen:
- Darstellung von
Bild
Text
Ton

- Eindeutig Bezug herstellen und auf den Nutzer übertragen
Bild & Ton
Text & Ton

- Kontaktlos (physischer Kontakt)
- Berücksichtigung Userinterface
- Aufmerksamkeit “auffangen” und Belohnungssystem

Voraussetzungen der Gestaltung des Maschineninterface
- spezifische Lerninhalte

Use-Case-Diagramm

Gestensteuerung

Anforderungen

Die zu entwickelnde Schnittstelle soll dem Kind eine natürliche Interaktion mit dem System ermöglichen. Das Kind soll im Kontext des konzipierten Lernspiels die Möglichkeit haben Gegenstände auszuwählen, zu greifen und zu bewegen. Um diese Interaktionsmöglichkeiten so umzusetzen, dass sie intuitiv von dem Kind erfasst werden können, sollen die Bewegungen und Zustände der Hand erkannt und in entsprechende Aktionen des Systems umgesetzt werden. Durch die Bewegungen der Hand soll ein Zeiger über den gesamten Bereich des Bildschirms gesteuert werden. Wird der Zeiger über einem auswählbaren Objekt platziert, so kann dieses durch Greifen, also ein Schließen der Hand, erfasst und anschließend bewegt werden. Das Objekt folgt den Bewegungen der Hand so lange, bis es durch ein Öffnen der Hand wieder losgelassen wird.

Das Konzept sieht momentan nur einen aktiven Benutzer vor. Das System muss anhand bestimmter Kriterien einen Benutzer auswählen und diesen im Verlauf der weiteren Benutzung wiedererkennen. Die Aktionen die über die Erkennung und Analyse der Hand ausgeführt werden können, sollten nur durch den aktiven Benutzer ausgelöst werden.

Implementierung

Für die Implementierung der im vorigen Abschnitt beschriebenen Funktionalitäten wurden die folgenden Bibliotheken verwendet:

Microsoft Research KinectSDK v1.0 beta2

  • Konfiguration der Kinect
  • Lesen der Tiefendaten
  • Lesen der Skelettdaten
  • Koordinaten Transformationen


OpenCV 2.29

  • Verarbeitung der Tiefendaten
  • Suche von Konturen und deren Analyse
  • Berechnung der konvexen Hülle einer Kontur
  • Berechnung von Konvexitätsdefekten
  • Zeichenoperationen und Anzeige von Bildern
  • Glättung der Koordianten durch Kalman-Filter


Beschreibung des Algorithmus

Die Erkennung der Hand und deren Analyse geschieht in zwei Verarbeitungsschritten und kombiniert die Analyse der Informationen aus den Skelettdaten und dem Tiefenbild.


Tiefenbild und Skelettdaten



Verarbeitung der Skelettdaten

Im ersten Schritt werden die Skelettdaten analysiert. Hierbei wird die Initialisierung des aktiven Spielers und dessen anschließende Wiedererkennung durchgeführt. Die Skelettdaten des aktiven Spielers werden daraufhin untersucht, ob sich der Benutzer in einer validen Pose befindet, die die Steuerung über die Hand erlaubt. Ist die Bedingung erfüllt (Hand befindet sich auf Höhe der Schulter) wird die aktuelle Position der Hand im Kameraraum als initiale Position angenommen. Anhand der initialen Position wird eine planare Region als Aktionsbereich festgelegt, innerhalb dessen die Bewegungen auf die Koordinaten des Bildschirms übertragen werden. Dazu werden die Koordinaten des Aktionsbereichs aus dem dreidimensionalen Kameraraum in den zweidimensionelen Koordinatenraum des Tiefenbildes transformiert. Es wird ein Schalter gesetzt, der bestimmt dass die Steuerung über die Hand nun aktiv ist. Bei der anschließenden Analyse der Skelettdaten wird nun die Präsenz des aktiven Spielers und die Bedingung für die weitere Steuerung über die Hand geprüft (Hand befindet sich oberhalb der Hüfte). Es werden bei einer aktiven Steuerung zudem die aktuellen Koordinaten der Hand in die Koordinaten des Tiefenbildes transformiert und gespeichert.

Verarbeitung der Tiefendaten

Bei der Verabeitung der Tiefendaten wird zunächst geprüft, ob der Schalter für eine aktive Handsteuerung gesetzt ist. Eine weitere Analyse wird nur unter dieser Bedingung durchgeführt. Die folgenden Schritte extrahieren die Kontur der Hand und analysieren diese um festzustellen, ob die Hand geöffnet oder geschlossen ist.

Im ersten Schritt wird pixelweise über das Tiefenbild iteriert. Die Pixel beinhalten neben der Distanz des jeweiligen Pixels zur Kinect auch die Information, ob und zu welchem Skelett der Pixel gehört.


Pixel Tiefenbild



Beim Iterieren über die Pixel des Tiefenbildes werden die Distanzen der Pixel in ein neues Bild übernommen, die zum Skelett des aktuellen Spielers gehören. Zudem werden die Koordinaten des Pixels gespeichert, der die kleinste Distanz zum Sensor beinhaltet und dessen Distanz zu den transformierten Koordinaten der Hand, geringer als ein festgelegter Schwellwert ist. Auf diese Weise wird der Pixel des Tiefenbildes identifiziert, der zur Hand gehört und die geringste Distanz zum Sensor hat. Mit den Tiefeninformationen dieses Pixels wird nun aus dem Bild, welches die Distanzen des aktuellen Spielers beinhaltet, ein binäres Bild erzeugt, in dem alle weißen Pixel für einen Pixel des Distanzbildes stehen, der zum Spieler gehört und dessen Distanz größer gleich der Distanz des nächsten Handpixels ist und kleiner als diese Distanz plus 10 Zentimeter.


Binärbild - transformierter Handpunkt in rot, nächster Handpunkt blau



In diesem Binärbild werden nun Konturen gesucht. Die gefundenen Konturen werden daraufhin untersucht, ob sie die Koordinaten des nächsten Handpixels beinhalten. Die Kontur die diese Bedingung erfült ist die Kontur der gesuchten Hand.


Konturen und selektierte Handkontur



Für diese Kontur wird nun die konvexe Hülle und die Konvexitätsdefekte bezüglich der konvexen Hülle und der Kontur der Hand berechnet.


Konvexe Hülle und Konvexitätsdefekte



Mithilfe der gefundenen Konvexitätsdefekte und deren Eigenschaften lassen sich Rückschlüsse auf den Zustand der Hand schließen. Dieses Verfahren zur Erkennung bestimmter Zustände der Hand wird u.a. in[?] beschrieben. Es werden die Defekte gezählt, deren Abstand zur konvexen Hülle größer als ein festgelegter Schwellwert ist. Abhängig von dieser Zahl wird nun entschieden, ob die Hand geöffnet oder geschlossen ist. Ist die Hand geöffnet, sollten idealerweise vier Defekte mit einem Abstand größer dem Schwellwert gefunden werden. Jeweils einer zwischen jedem Fingerpaar. Ist die Hand geschlossen sollte die Zahl gleich null sein.


Hand offen und Hand geschlossen



War die Hand im vorherigen Durchgang geöffnet und ist nun geschlossen wird ein Mausklick ausgelöst. War die Hand geschlossen und ist nun geöffnet wird ein loslassen der Maustaste signalisiert. Die Position der Maus wird berechnet, indem zunächst der Mittelpunkt der Handkontur bestimmt wird. Nun wird der Punkt der Kontur gesucht, dessen X-Wert am nächsten zum X-Wert des Mittelpunktes ist und dessen Y-Wert kleiner als der Y-Wert des Mittelpunktes ist. Der Y-Wert dieses Punktes und der X-Wert des Mittelpunktes ergeben die Position des Handpunktes. Der Handpunkt wird schließlich aus dem Aktionsbereich in den Bildschirmbereich überführt. Optional findet eine Glättung der Koordiaten durch die Verwendung eines Kalman-Filters statt.

Problemstellungen

Steuerung

Um die Bewegungen der Hand auf das System zu übertragen, wurden zunächst die Koordinaten der Skelettdaten verwendet. In ersten Experimenten wurde jedoch festgestellt, dass die berechneten Koordinaten teilweise größere Ausreißer beinhalten, was eine punktgenaue Steuerung erschwerte. Dieses Phänomen lässt dich insbesondere dann beobachten, wenn die Hand vor dem Körper entlang geführt wird. Es wurde deshalb dazu übergegangen, die Koordinaten der Hand aus den Skelettdaten nur für eine ungefähre Lokalisation der Hand im Tiefenbild zu verwenden. Die zur Steuerung verwendeten Koordinaten werden aus Eigenschaften der Handkontur abgeleitet, welche nach einer Segmentierung des Tiefenbildes bestimmt wird. Bei der Segmentierung bleiben jedoch auch Bereiche des Spielers erhalten, die nicht mehr zur Hand gehören, jedoch im Distanzbereich dieser liegen. Befindet sich die Hand nicht in ausreichender Entfernung zum Ellenbogen, so beinhaltet die Kontur auch Teile des Unterarms, so dass zur Positionsbestimmung ungenaue Informationen verwendet werden. Dieses Problem ist in der folgenden Abbildung verdeutlicht.


Fehlerhafte Positionsbestimmung aufgrund ungenauer Segmentierung



Um diesem Problem entgegenzuwirken müsste die Kontur in weiteren Schritten verfeinert werden, so dass nicht zur Hand gehörende Bereiche ausgeschlossen werden können.


Festlegung eines Kontrollbereichs

Anfangs wurde der gesamte Koordinatenraum des Tiefenbildes als möglicher Eingangsdatenraum für die Übeführung von Handkoordinaten in Bildschirmkoordinaten verwendet. Dies erforderte vom Benutzer jedoch ein hohes Maß an Bewegung und stellte je nach Position des Benutzers beim Greifen ein Problem dar. Wollte ein Benutzer ein Objekt greifen das sich weit unten auf dem Bildschrim befand, so musste er seine Hand physisch relativ weit nach unten führen, so dass eine orthogonale Haltung der Hand in Bezug zur Kinect nicht möglich war. Dadurch wurde eine zuverlässige Erkennung des Zustands der Hand und somit der Steuerung verhindert.


Fehlerhafte Erkennung bei zu niedriger Hand



Dieses Problem konnte durch eine Beschränkung des Eingangsdatenbereichs reduziert werden. Die Initialisierung der Handsteuerung findet erst statt, sobald sich die Hand auf Höhe der Schulter befindet. Ausgehend von diesen Startkoordinaten wird ein planarer Aktionsbereich aufgespannt. Eine Analyse der Hand und ein Auslösen von Aktionen wird nur ausgeführt, wenn diese sich innerhalb des Aktionsbereichs befindet.

Test und Experimente

Glossar

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de/home/kinder/projekt/lysa.txt · Zuletzt geändert: 2018/12/18 16:39 von kernst