Forschungsprojekte

VINNIE
Verhaltenstherapeutisches KI-Spielzeug für Kinder und Jugendliche mit psychosomatischen Beschwerden
Start: 03.2025
Ende: 02.2028

Psychosomatische Störungen bei Kindern und Jugendlichen haben drastisch zugenommen – mit erheblichen Folgen für die Schullaufbahn und die psychosoziale Entwicklung. Im Projekt VINNIE wird ein innovativer Blended-Therapy-Ansatz entwickelt, der die Versorgungslücke vor einer stationären Aufnahme schließt. Durch die Kombination einer digitalen Lernplattform mit einem smarten, sensorbasierten Kuscheltier erlernen Kinder zwischen 7 und 12 Jahren gezielte Bewältigungsstrategien. Das System nutzt Biofeedback über die Herzraten-Variabilität, um therapeutische Impulse im Alltag zur richtigen Zeit zu setzen und den Genesungsprozess durch die Spiegelung auf einen digitalen Charakter motivierend zu unterstützen.
Psychische Störungen und insbesondere psychosomatische Störungen haben bei Kindern und Jugendlichen deutlich zugenommen. Betroffene leiden an Schmerzen, Übelkeit, psychisch bedingten Lähmungserscheinungen u.v.m. und können häufig die Schule nicht mehr regelmäßig besuchen. Lange Wartezeiten auf eine Behandlung führen zu hohem Schulausfall und Chronifizierung. VINNIE möchte ein Blended-Therapy-Ansatz für Kinder entwickeln, die auf eine stationäre psychosomatische Behandlung warten. Hierfür möchten wir ein intelligentes Therapiespielzeug entwickeln, das Kinder zw. 7 und 12 J. auch im Alltag nutzen können. Das Angebot besteht aus zwei Teilen. (1) Auf einer online-Plattform erlernen Kinder zusammen mit einem online-Charakter ein grundlegendes Krankheitsverständnis und üben verschiedene Bewältigungsstrategien, die Beschwerden lindern helfen. (2) Ein smartes Kuscheltier: Auf dieses können vorher online ausgewählte Bewältigungsstrategien übertragen werden. Das Kuscheltier kann in belastenden Situationen auf Knopfdruck Bewältigungsstrategien vorschlagen (per leiser Tonwiedergabe). Das Kuscheltier ist zudem mit einem Fitness-Armband verknüpft, das eine Veränderung der Herzraten-Variabilität erfassen kann. Anhand dieser Werte kann das Kuscheltier dem Kind ein Biofeedback bei erfolgreich durchgeführten Strategien anzeigen. Das Ergebnis: Nicht nur die Symptome des Kindes, sondern auch die Symptome eines auf einer digitalen Plattform angelegten Charakters, mit dessen Hilfe das Kind seine Lernerfolge gespiegelt bekommt, nehmen ab. Der Charakter erhält Belohnungen und der Erfolg einzelner Strategien wird online vermerkt. Da dem Bedarf verhaltenstherapeutischer Angebote in der Behandlung psychosomatischer Beschwerden die Herausforderungen im Umgang mit KI-basierten Therapiemethoden gegenüberstehen, sind SpezialistInnen für Neuroethik in das Projekt involviert. Bei positiven Ergebnissen des Forschungsprojektes erhofft sich VINNIE zudem ein hohes transdiagnostisches Potenzial für die Behandlung von Angst- oder Zwangsstörungen, die auf verhaltenstherapeutische Ansätze gut ansprechen.
Rolle des FZI
Die Arbeit des FZI konzentriert sich primär auf die Biosignalerfassung und -auswertung. Das FZI ist verantwortlich für die Auswahl geeigneter Sensorsysteme, die speziell auf die Bedürfnisse von Kindern (Tragekomfort, Sicherheit) zugeschnitten sind. Ein besonderer Fokus liegt auf der Messung der Herzratenvariabilität (HRV) zur objektiven Stressbestimmung. Das FZI entiwckelt außerdem KI-basierte Verfahren, um Muster in den Vitaldaten zu erkennen. Ziel ist es, emotionale Zustände wie Angst oder Stress frühzeitig vorherzusagen. Die erfassten Daten werden so aufbereitet, dass das Kuscheltier dem Kind ein direktes, leicht verständliches Biofeedback geben kann (z. B. über LED-Signale oder Vibration), sobald eine Bewältigungsstrategie erfolgreich zur Entspannung beigetragen hat. Durch Techniken wie Transfer Learning und Data Augmentation entwickelt das FZI ein Framework, das auch bei einer geringen individuellen Datenbasis zuverlässige Vorhersagen über den psychischen Zustand ermöglicht.

Ansprechperson
Mitarbeiterin
Bereich: Embedded Systems and Sensors Engineering
Außenstelle Berlin

Förderhinweis:
Das Projekt VINNIE wird im Rahmen des Forschungsprogramms Interaktive und Gamification-basierte Technologien zur Förderung der psychischen Gesundheit im Kindesalter (GamKi) vom Bundesministerium für Forschung, Technologien und Raumfahrt gefördert.

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