Исследовательские группы Токийского университета, Университета Кейо и Технологического университета Тойохаши в Японии разработали виртуальную роботизированную систему конечностей, которая может управляться ногами пользователей в виртуальной среде в качестве дополнительных или нештатных конечностей. После тренировки пользователи сообщали, что виртуальные роботизированные руки стали частью их собственного тела. Это исследование, опубликованное в Scientific Reports, было сосредоточено на изменениях восприятия участников, понимание которых может способствовать разработке реальных физических роботизированных систем сверхштатных конечностей, которые люди могут использовать естественно и свободно, как наши собственные тела.
Что бы вы сделали с дополнительной рукой, или если бы у вас, как у заклятого врага Человека-паука Доктора Осьминога, были дополнительные четыре? Исследования дополнительных или нештатных роботизированных конечностей направлены на то, как мы можем адаптироваться, умственно и физически, к добавлению дополнительных конечностей к нашему телу.
Докторант Кен Араи из Исследовательского центра передовых наук и технологий (RCAST) Токийского университета заинтересовался этим исследованием как способом изучения пределов человеческой «пластичности» — другими словами, способности нашего мозга изменяться и адаптироваться. к внешним и внутренним изменениям. Одним из примеров пластичности является способ, которым мы можем научиться использовать новые инструменты и иногда даже видеть в них продолжение себя, называемое «воплощением инструмента», будь то кисть художника или парикмахерские ножницы.
Чтобы изучить эти концепции в действии, команды Токийского университета, Университета Кейо и Технологического университета Тойохаси в Японии совместно создали виртуальную роботизированную систему конечностей. Затем они попросили участников выполнять задания в виртуальной реальности (VR), используя виртуальные конечности.
«Мы исследовали, могут ли виртуальные роботизированные руки в качестве дополнительных конечностей восприниматься как часть собственного тела, и будут ли происходить изменения восприятия в отношении проксимального пространства вокруг роботизированной руки », — сказал Араи.
Участники носили головной дисплей, чтобы они могли видеть от первого лица свои собственные руки, представленные в виртуальной реальности, а также дополнительные виртуальные роботизированные руки. Затем им приходилось выполнять задачи, используя только виртуальные роботизированные руки, которые управлялись движением пальцев ног. Тактильные устройства возвращали ощущения от виртуальных роботизированных рук к верхушкам и подошвам их ног, когда они касались объекта, например виртуального мяча.
Как только участники узнали, как использовать виртуальную систему, они сообщили, что почувствовали, что виртуальные роботизированные руки стали их собственными дополнительными руками, а не просто продолжением их настоящих рук или ног. «Баллы субъективной оценки статистически стали значительно выше для «чувства владения телом», «чувства свободы действий» и «чувства собственного местоположения», которые являются важными показателями воплощения, когда дополнительная роботизированная конечность может стать частью тела. тело, — сказал Араи.
Команда также обнаружила, что «персональное пространство» участника (область вокруг наших тел, которую мы воспринимаем как наше личное пространство ) расширяется и включает область вокруг виртуальных роботизированных рук. Как объяснил Араи, «нам удалось зафиксировать положительную связь между перцептивным изменением зрительно-тактильной интеграции вокруг дополнительных роботизированных конечностей (периперсональное пространство) и изменением оценки субъективной оценки ощущения увеличения количества рук (нештатное ощущение конечностей). )».
Затем команда хочет изучить возможность совместного поведения между собственными руками участников в виртуальной реальности и виртуальными роботизированными руками. «Исследование механизмов и динамики ощущений дополнительных конечностей, о которых здесь сообщается, с точки зрения когнитивной нейробиологии будет иметь важное значение для изучения пределов пластичности человека и разработки систем дополнительных роботизированных конечностей», — сказал Араи. Есть надежда, что понимание перцептивных изменений и когнитивных усилий, необходимых для управления сверхштатной роботизированной системой конечностей в виртуальной реальности, поможет в разработке реальных систем в будущем, которые люди смогут использовать естественным образом так же, как свое собственное тело.
