Kognitiva neuroforskare har genom olika experiment upptäckt att vår kroppsrepresentation är förvånansvärt flexibel. Multisensoriska kropp illusioner fungerar bra i uppslukande virtuell verklighet, och nya rön tyder på att de erbjuder både ett kraftfullt verktyg för neurovetenskap och en ny väg för framtida utforskning. I mmersive virtual reality (IVR) kan ge deltagarna illusionen att ha en annan kropp: när de bär en huvudmonterad display med huvudspårade glasögon och tittar ner mot sina fötter, ser de en virtuell kropp rumsligt sammanfalla med sin egen. Genom realtid rörelse fånga, kan deltagarna flytta sin verkliga kropp och se den virtuella versionen flytta på motsvarande sätt; de kan också se denna rörelse i en virtuell spegelreflektion. 1 Eftersom den virtuella verkligheten är helt programmerad, kan formen eller typen av virtuell kropp vara helt annorlunda än deltagarens faktiska kropp, vilket kan påverka perception, attityder och beteende. Ett dramatiskt exempel på detta är när vuxna som bor i ett virtuellt barns kropp överskattar storleken på objekt och visar implicita attityd och beteendeförändringar som verkar mer barnliknande, men i en vuxen kropp i samma storlek som ett barns, de uppvisar inte sådana förändringar. 2 Här ser vi över det framväxande området för kroppsrepresentation och dess konsekvenser för en ny, kraftfull virtuell verklighet paradigm. Ett standardsystem för IVR har två kritiska komponenter. Den första är en display som levererar högupplöst stereovision och ljud till deltagarna genom att ersätta deras verkliga sensoriska ingång med datorgenererad ingång, inklusive haptisk feedback. Den andra är användningen av realtid huvudspårning med sex grader av frihet. Resultatet är att världen visas för deltagaren baserat på head-gaze riktning. IVR har två stora leveransformer. Den första är en huvudmonterad display (HMD) som erbjuder bred synfältsstereoskopisk sikt; Figur 1a visar ett exempel med en huvudspårningsanordning monterad på HMD. Den andra är ett projektion-baserat system-en dator-assisterad virtuell miljö (Cave) vars väggar är back-projection stereo display skärmar. Som figur 1b visar bär deltagaren slutarglas så att varje öga endast får de bilder som motsvarar sikten för det ögat. Den typ av forskning som diskuteras i denna artikel innehåller också en tredje kritisk system-en helkroppsrörelse fångar kostym som spårar deltagarens kroppsrörelser och driver i realtid den virtuella kroppen som ersätter den verkliga kroppen. Betydande bevis som samlats in under många år tyder på att när människor går in i en virtuell miljö som levereras av ett IVR-system, tenderar de att agera som om de befinner sig på en verklig plats och engagerar sig i verkliga händelser. Denna typ av svar kallas i allmänhet närvaro. 3 Ursprungligen var närvaron helt enkelt tänkt som känslan av att "vara där" i den virtuella miljön, men nyare tolkningar fokuserar på i vilken utsträckning människor reagerar realistiskt, med en grundläggande skillnad mellan illusionen av att vara på en plats (plats illusion, PI), och uppleva händelser som om de var verkliga (sannolika illusion, Psi). 4 PI är starkt beroende av huvud (idealt öga) spårning eftersom det möjliggör huvud-baserade sensorimotoriska oförutsedda händelser-med andra ord, uppfattning av miljön genom användning av kroppen på ett naturligt sätt: böja ner, titta runt, titta förbi, lyssna genom att vända huvudet mot källan, och så vidare. Psi är den utsträckning i vilken deltagaren uppfattar händelser i den virtuella miljön som faktiskt händer. Det verkar vara en funktion av i vilken utsträckning händelser i miljön hänvisar specifikt till deltagaren, i vilken utsträckning händelser reagerar på personens handlingar (till exempel, deltagaren ler mot en virtuell människa som ler tillbaka) och den övergripande trovärdigheten i miljön jämfört med förväntningarna. Ett exempel på PI och Psi som kom tillsammans i termer av deltagarnas beteendemässiga och fysiologiska svar var den virtuella repris av den berömda 1960-talet Stanley Milgram lydnad experiment där frivilliga var skyldiga att ge elektriska stötar till en främling på order av en myndighetsfigur. IVR-versionen genererade PI eftersom scenariot visades i en grotta med huvudspårning och Psi eftersom den virtuella mänskliga karaktären svarade på och argumenterade med deltagaren. Deltagarnas svar liknade dem som rapporterades i de ursprungliga experimenten. 5 I slutet av 1980-talet, Jaron Lanier experimenterade med idén att använda virtuell verklighet för att omvandla jaget genom att ena deltagarna med virtuella kroppar. Han skrev om dessa erfarenheter och konstaterade att " människor snabbt kunde lära sig att bebo främmande och olika kroppar och ändå interagera med den virtuella världen. Jag blev nyfiken på hur konstig kroppen kunde bli innan sinnet blev desorienterad. Jag lekte runt med långsträckta lemsegment och konstiga lemplaceringar. Det mest underliga experimentet omfattade en virtuell hummer." 6 Vad han kallade "homunkular flexibilitet" var att människor kan lära sig att bebo och naturligt kontrollera virtuella kroppar som är helt annorlunda än sina egna. Dessa observationer om hjärnans flexibilitet i tillskrivandet av surrogatkroppar eller kroppsdelar till jaget publicerades inte och förblev obemärkt och outforskad i den vetenskapliga litteraturen. Men forskning inom kognitiv neurovetenskap under de senaste två decennierna har bekräftat att hjärnan är anmärkningsvärt plastisk när det gäller kroppsrepresentation. Gummihandillusionen (RHI) 7 visar att genom att knacka och smeka en gummihand placerad i en anatomiskt rimlig position på ett bord framför en person samtidigt som synkront knacka och smeka personens motsvarande men dolda verkliga hand snabbt leder till en stark illusion från deltagarens sida att gummihanden faktiskt är hans eller hennes. Denna illusion är både subjektiv och kan mätas objektivt genom proprioceptiv drift: på begäran att blint peka på hans eller hennes hand, kommer deltagaren peka närmare gummiversionen än den verkliga handen efter stimulans jämfört med tidigare. Likaså, om gummihanden ses som hotad, deltagaren uppvisar starka fysiologiska svar på detta upplevda hot. 8, 9 Illusionen av ägande och objektiva indikatorer uppstår i betydligt mindre utsträckning när den visuella och taktila stimuli inte är både tids- och rumsligt synkrona. Denna illusion har visat sig fungera bra även i IVR, där deltagaren i stället för en gummihand ser en virtuell arm i stereo 3D komma ut ur hans eller hennes verkliga axel. 10 Operatören uppnår synkron visuell taktil stimulering genom att använda en spårad trollstav för att knacka och slå deltagarens verkliga dolda hand, medan en virtuell boll som styrs av trollstaven ger samma touch på den virtuella handen. Valeria Petkova och H. Henrik Ehrsson visade att samma principer för multisensorisk stimulans kan resultera i en illusion av ägande över en hel dockkropp sett ur ett förstapersonsperspektiv (1PP), 11 som också fungerar bra i IVR. 1 26 COMPUTER Tänk dig att titta på din virtuella kropp både direkt genom att titta ner i den och i en virtuell spegel. Detta är redan en mycket kraftfull signal till hjärnan att känna att denna virtuella kropp är din egen eftersom under hela ditt liv, när du tittar ner mot dina fötter-eller i en spegel-av naturligtvis, du ser din egen kropp. Det är därför som 1PP (ögonen på den virtuella kroppen sammanfaller med personens verkliga ögon, och den virtuella och verkliga kroppen är rumsligt sammanfallande) är en sådan kraftfull faktor i illusionen om kroppsägande. 1, 12 Dessutom kan rörelseupptagning i realtid av deltagarens rörelser kartläggas till den virtuella kroppens rörelser i realtid. Vi använder termen förkroppsligande för installationen där en virtuell kropp är rumsligt sammanfallande med din verkliga kropp och du ser genom ögonen på den virtuella kroppen, med olika typer av synkron multisensorisk korrelation. 13 Men när du väl har denna perceptuella illusion att en alternativ virtuell kropp är din, vad är konsekvenserna för beteende, attityder och kognition, både i den virtuella verkligheten och bortom? Forskare har undersökt denna fråga under paradigm kallas Proteus effekt, 14 hävdar att en persons digitala självrepresentation i online och virtuella miljöer kan påverka hans eller hennes attityder och beteende. Proteus-effekten anger i huvudsak att personligheten i samband med den digitala representationen påverkar deltagarnas faktiska beteende i realtid. Idén bakom Proteus är mutabilitet, men vi vill ha en term som också antyder att formen bär information och mening. Därför använder vi kroppssemantik för att uttrycka konstaterandet att när deltagarna har illusionen av ägande och agentur över en virtuell eller robotisk kropp via multisensoriska korrelationer, detta har beteende, attitudinal, och förmodligen också kognitiva korrelerar för den förkroppsligade personen. Tre nya exempel illustrerar detta. Påverkar typen av virtuell kropp deltagarens motoriska åtgärder? Vi tog upp denna fråga i samband med trummornas prestanda. 15 36 personer deltog i ett experiment där de var tvungna att spela en Djembe handtrumma i en IVR-miljö. Deltagarna var uppdelade i två olika grupper: den casual mörkhyade (CD) gruppen såg en virtuell kropp klädd casually med mörkare hud, och den formella ljushyade (FL) gruppen såg en lättare-hudade kropp klädd formellt. Alla åtföljdes av den animerade virtuella trummisen avbildad i figur 2a (www. dutube.com/watch?v=ydzSgLim5Y4). Under hela experimentet, vi registrerade för varje deltagare 36 datapunkter från rörelse fånga, representerar överkropp rörelse. Vi spelade in detta först i ett baslinjetillstånd, med deltagarna representerade enbart av icke-texturerade vita händer (dvs utan kropp) och sedan under den faktiska förkroppsligande perioden. För att uppskatta mängden rörelse, använde vi principkomponenter analys för att beräkna det antal dimensioner som behövs för att fånga 95 procent av den totala variansen i den kompletta data. Vi fann inga signifikanta skillnader i den subjektiva nivån av kroppsägande mellan de två grupperna, mätt genom ett frågeformulär vars poäng indikerade en stark ägar illusion. Resultaten visade dock att de i CD-gruppen i genomsnitt behövde mer än en dimension extra under präglingsperioden jämfört med baslinjeperioden för att uppnå 95 procent av variansen av rörelsefångsdata (p = 0,0002), medan det inte fanns någon skillnad från baslinjen för de i FL-tillståndet (p = 0,90). Sammantaget uppvisade de i CD-gruppen betydligt större överkroppsrörelse medan trummor än de i FL-gruppen, som positivt korrelerade med omfattningen av subjektivt kroppsägande. Med andra ord, den typ av kropp-inklusive dess kläder, frisyr, och så på inflytande motor prestanda. Vi använde samma virtuella verklighetsuppställning för att studera rasfördomar, i syfte att undersöka om virtuellt förkroppsligande skulle kunna förändra djupt rotade implicita attityder. 16 I detta experiment upplevde 60 honor ett av fyra tillstånd: det förkroppsligade mörka (ED) tillståndet, avbildat i Figur 2b, hade en mörkhyad kvinnlig avatar; det förkroppsligade ljuset (EL) tillståndet hade en ljushyad avatar; det förkroppsligade främmande (EA) tillståndet hade en lila-hudad kropp; och det icke-kroppsliga mörka (ND) tillståndet hade ingen direkt kroppsrepresentation utan en återspegling av en mörkhyad kropp i en virtuell spegel med rörelser oberoende av deltagarnas egna kroppsrörelser. Några dagar före den virtuella verklighetsupplevelsen deltog våra deltagare i laboratoriet och fullföljde ett implicit test av rasfördomar (IAT), 17 som mäter fördomar efter svarstid vid kategorisering av relationer mellan begrepp. Till exempel, en partiskhet mot mörkhyade människor indikeras när reaktionstider är snabbare att associera ljushyade ansikten med positiva ord och mörkhyade ansikten med negativa ord än vice versa. I IVR-upplevelsen förkroppsligades deltagarna i cirka 12 minuter under ett av de fyra villkoren. Under 7 av dessa minuter tittade 12 virtuella tecken (halv mörkhyade, halv ljushyade) helt enkelt på deltagaren när du gick förbi (www.youtube.com/watch?v=HliN3iOX090). Deltagarna slutförde därefter IAT-testet igen och besvarade ett frågeformulär. Även om ett uttryckligt rasfördomartest visade en låg grad av rasfördomar i genomsnitt, fann det ursprungliga IAT - testet implicita rasfördomar. Effekten efter försöket var dock annorlunda bland de fyra grupperna. Minskningen av den genomsnittliga nivån av rasfördomar till följd av exponeringen var större i ED-gruppen jämfört med EL-gruppen (p = 0,03). Skillnaden mellan ED-gruppen och de andra var 27 slående när vi tog hänsyn till en kovariat som tydde på närvaro. (Den faktor som representerade närvaron var graden av deltagarnas rapporterade nervositet när avatarerna gick förbi, bryta sig in i sitt personliga utrymme.) Vi gjorde en analys av kovariansen av förändringen i IAT med avseende på hudfärg (ED, EL, EA, ND) och nervositet som kovariatet. Vi fann en negativ lutning i förhållandet mellan förändringen i IAT och nervositet, vilket tyder på att rasfördomar minskade med ökande nervositet (p = 0,002). ED-tillståndet resulterade i en signifikant lägre snappning än EL (p = 0,009), men det fanns inga andra signifikanta skillnader. Nivån på den subjektiva ägarandelen mätt i frågeformulärssvar skilde sig inte åt mellan ED-, EL- och EA-grupperna, utan var betydligt lägre i ND-gruppen. Den totala analysen av variansen visade en skillnad mellan de genomsnittliga ägandenivåerna med signifikansnivån p = 0,004. Alla parvisa jämförelser på en total COMPUTER signifikans nivå på 5 procent visade att medelnivån av ND var mindre än var och en av de andra, men att det inte fanns några skillnader mellan förkroppsligande villkor. Dessutom var den genomsnittliga nivån av kroppsägande i förkroppsligande förhållanden hög (cirka 4 på en 1-till-5 Likert skala, med 1 betyder minst och 5 den största). Med andra ord, skillnaden i kroppstyper specifikt, hudfärg-var ansvarig för att minska implicita rasfördomar i ED-gruppen. Vi utförde ytterligare ett par experiment för att avgöra om förkroppsligande i ett litet barns kropp skulle påverka uppfattningen om objektstorlekar och attityder om jaget. 2 Inledningsvis förkroppsligade vi 30 vuxna i en kropp som representerade ett barn på cirka fyra år eller i en vuxen kropp krympte ner till samma storlek som barnet. Som figur 2c och 2d visar var den enda skillnaden mellan de två betingelserna den virtuella kroppens form. Hela kroppsrörelse fångar säkerställt att virtuella kroppsrörelser matchade deltagarnas egna (www.youtube.com/watch?v=8Oy83OVgbSM). Förhållandena mellan vuxna och barn visade inga skillnader i fråga om den subjektiva illusionen av kroppsägande, som var hög. Vi bad deltagarna före och efter upplevelsen att ange storleken på flera objekt med avståndet mellan händerna. Som väntat överskattade båda grupperna objektstorlekarna, men jämfört med utgångsvärdet var barnkonditionsberäkningarna nästan dubbelt så stora som för vuxna. Till exempel, skillnaderna i genomsnittliga uppskattningar för de tre objektstorlekar som testats alla hade signifikansnivåer av p < 0,006. Dessutom visade våra IAT resultat barnet tillstånd resulterar i betydligt större implicit association av jaget med barnliknande kategorier än vuxna tillstånd (p = 0,0001). För att vara säkra på att resultaten återspeglade kroppsägandet genomförde vi ett andra experiment med ytterligare 16 deltagare. Förhållandena var identiska, förutom att den virtuella kroppen rörde sig oberoende av personens verkliga kroppsrörelser-kroppen fortfarande sågs från 1PP och i spegeln som tidigare. Båda grupperna överskattade objektstorlekarna i ungefär samma utsträckning som de i vuxentillståndet i det första försöket, men det fanns inga skillnader mellan vuxna och barn och ingen skillnad i IAT-poäng. Med andra ord, införandet av kroppsrörelser som inte matchade verkliga kroppsrörelser släckte kroppsägande och byrå, och alla skillnader mellan barn och vuxna villkor. Området kroppsrepresentation väcker flera mycket intressanta frågor för den virtuella verkligheten. Den första är att IVR är utmärkt som ett praktiskt verktyg för kognitiva neuroforskare att studera hur hjärnan representerar kroppen. Det erbjuder flexibilitet för att manipulera kroppsrepresentationer som vida överträffar typiska verktyg i handeln såsom gummi armar, speglar och lysdioder. Allt är helt programmerbart, och kostnaden för att inrätta ett virtuellt verklighetslaboratorium fortsätter att minska dramatiskt. För det andra hjälper IVR till att avslöja hjärnans slående plasticitet när det gäller kroppsrepresentation. Lanier hade denna insikt för årtionden sedan, men den följdes aldrig upp vetenskapligt. Genom ett helt annat paradigm har kognitiv neurovetenskap kommit fram till samma slutsatser. För det tredje, och kanske mest intressant av allt, är tanken på kroppssemantik-att hjärnan uppenbarligen kan driva attityder och beteende hos individer enligt deras nivå av kroppsägande med avseende på den typ virtuella kropp i vilken de är förkroppsligade. Även om de tre studier som vi presenterade här är helt olika, är de nära kopplade till tanken att den form eller typ av kropp över vilken deltagarna har illusionen om ägande kan påverka till exempel deras motoriska beteende (det första experimentet), implicita rasfördomar (det andra experimentet), eller uppfattning om objektstorlekar och självkategorisering som barn- eller vuxenliknande (det tredje experimentet). Dessa är alla exempel på vad vi har kallat kroppssemantik-kroppen form påverkar olika aspekter av perception, attityder, och beteende. Det är värt att betona både likheter och skillnader mellan Proteus effekt och kroppssemantik. Likheten är att både hävda (och har visat) att typen av kropp kan påverka attityder och beteenden. Denna slutsats nås dock genom helt andra paradigmer. Proteus-effekten är från ett socialt psykologiskt perspektiv och bygger på tanken att människor beter sig efter hur andra förväntar sig att någon med den typen av kropp ska bete sig. Den är baserad på "självuppfattningsteori", där deltagarna "anpassar sig till det beteende som de tror att andra förväntar sig att de skall ha" och att "självuppfattningsteorin inte bygger på den faktiska närvaron av andra människor utan helt enkelt att en person utvärderar honom eller sig själv ur ett tredjepersonsperspektiv (nämligen en inbillad tredje part)." 14 Däremot, tanken på kroppssemantik är att när hjärnan genererar en illusion av kroppsägande eller agentur över en virtuell kropp, det också genererar attityder och beteenden samtidigt med denna typ av kropp, oberoende av andra faktorer såsom sociala förväntningar. Den intressanta men olösta frågan är hur hjärnan får fram dessa attityder och beteenden. När det gäller att vara ett virtuellt barn kan det helt enkelt vara så att vi alla har varit barn, så hjärnan förlitar sig på självbiografiskt minne för att bestämma perception och annan mental bearbetning. Men ingen av deltagarna i vårt trummande experiment hade någonsin vagt liknat Jimi Hendrix. Det är möjligt att hjärnan här förlitar sig på statistisk information om hur människor med sådana kroppar som de tidigare har sett uppförde sig i den miljön. Eller, kanske oberoende av 29 statistiska uppgifter som samlats in från att leva i ett visst samhälle och en viss kultur, har hjärnor inneboende mekanismer som inkapslar extremt snäva samband mellan den typ av kropp och de beteenden som den är kapabel till.
Senare tolkningar skiljer mellan illusionen att vara på en plats ("place illusion"), och att uppleva händelser som om de vore verkliga ("rimlighet") REF.
Transcending the Self in Immersive Virtual Reality
{'venue': 'Computer', 'journal': 'Computer', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}