Новый «зеркальный ящик» для доктора Хауса: виртуальная реальность создает реальные ощущения
Проблема героя в том, что он не может «расслабить» ампутированную руку. Десятки лет она у него болит, поскольку несуществующие мышцы напряжены. Когда доктор Хаус помещает «обе руки» — и здоровую и ампутированную — пациента в «зеркальный ящик», пациент (и что самое главное — его мозг) вдруг видит свою ампутированную руку, и ему кажется, что он может ей управлять. По команде доктора Хауса пациент расслабляет обе руки, и боль проходит.
Это не остроумная выдумка авторов фильма. «Зеркальный ящик» для снятия напряжения и боли в ампутированной конечности использовал нейробиолог Вилайамур Рамачандран. В его опытах, поставленных еще в 90-е годы, все было в точности так, как и в «Докторе Хаусе». Идея Рамчандрана состоит в том, что наш мозг хранит «ментальную карту» нашего тела, а при ампутации может наступить сбой. Мозг «напрягает» отсутствующую руку, поскольку она все еще есть на ментальной карте, а расслабить ее не может, поскольку не получает обратной связи. (Этот опыт подробно описан в книге Рамачандрана «Фантомы мозга»)
«Зеркальный ящик» — это самая настоящая виртуальная реальность, с которой и работает наш мозг. Нейробиологи уже пытались использовать цифровую виртуальную реальность для реабилитации. (Например, «Что дают робототехника и виртуальная реальность для реабилитации с помощью зеркальной терапии?» (2018)).
Одним из важнейших вопросов для процессов реабилитации в виртуальном мире является такой: а может ли рука чувствовать виртуальный предмет? Оказалось, может. Если человек видит виртуальное прикосновение, он его чувствует. Это дает большое поле для экспериментов и разработки методов реабилитации с помощью виртуальной реальности.
Прикосновение к виртуальному миру
Исследователи из Рурского университета Бохума (Германия) использовали сценарии виртуальной реальности, в которых испытуемые прикасались к телу своего аватара виртуальным объектом.
К удивлению исследователей, испытуемые чувствовали реальное покалывание в том самом месте, где палочка касалась аватара. Ученые под руководством доктора Артура Пилацинского и профессора Кристиана Клаеса из отделения нейротехнологий назвали это явление фантомным прикосновением.
Пилацинский говорит: «Фантомное прикосновение описывается большинством испытуемых как покалывание или пощипывание. Испытуемые говорили, что чувствуют как будто ветер обдувает руку». Нейробиологи заметили, что фантомное прикосновение возникает и тогда, когда испытуемые касались тех частей тела, которые не были видны в виртуальной реальности. (На рисунке — это предплечье).
Соавтор работы Марита Метцлер говорит: «Человеческое восприятие и ощущения тела основаны на сложном сочетании информации от многих сенсоров и внутреннего представления мозга о нашем теле — его ментальной карты».
Прикосновение к виртуальному миру
В исследовании приняли участие 36 добровольцев, надевших очки виртуальной реальности. Сначала они привыкали к VR-среде, передвигаясь и прикасаясь к виртуальным объектам. Затем им было дано задание прикоснуться к своей руке в виртуальной среде с помощью виртуальной палочки.
Участников спрашивали, почувствовали ли они что-нибудь. Если нет, то им разрешалось повторить прикосновение, и вопрос задавался снова. Если ощущения возникали, испытуемых просили описать и оценить интенсивность прикосновений к разным участкам руки. Этот процесс повторялся для обеих рук. Большинство участников последовательно описывали ощущения как «покалывание».
В контрольном эксперименте ученые попробовали посветить на виртуальную руку лазерной указкой. В этом случае никто из участников ничего не почувствовал, то есть фантомное прикосновение характерно только для виртуального касания.
Кристиан Клаес говорит: «Это углубляет понимание неврологических заболеваний и расстройств, влияющих на восприятие собственного тела». Весьма высока вероятность использования методов виртуальной реальности и при лечении фантомной боли. Так что, идеи доктора Хауса (и Вилайамура Рамачандрана) находят развитие и применение.