Технологии виртуальной реальности: методологические аспекты, достижения и перспективы

Виртуальная реальность как новая технология в экспериментальной психологии

Отличительные особенности и преимущества виртуальной реальности перед традиционными методами

За последнее десятилетие в психологические исследования активно внедряется новая экспериментальная технология «виртуальной реальности» (ВР). К настоящему времени ее эффективность подтверждена данными медицины, нейропсихологии, когнитивной и социальной психологии. Технология виртуальной реальности оснащает экспериментальную психологию методами, имеющими ряд отличий от традиционных лабораторных инструментов.

Активная дискуссия относительно положительных и отрицательных особенностей систем ВР велась и ведется практически во всех обзорных и экспериментальных работах, ей посвященных (Yee, 2007; Ducheneaut et al., 2006; Khan et al., 2003; Morganti et al., 2003; Optale et al., 2001). Перечислим и проанализируем некоторые несомненные преимущества этой технологии.

1. Технологии ВР выгодно отличаются от традиционных методов экспериментальной психологии, прежде всего, высокой степенью экологической валидности. В ряде работ (Найссер, 1981; Rock, 1995) дискутировался вопрос о том, насколько точно мы можем оценивать когнитивные функции при помощи традиционных методик, в которых испытуемым на короткое время предъявляют не очень сложные стимулы на экране монитора и предлагают решать одно за другим однотипные задания. Решаемые испытуемыми типичные задачи на «исключение лишнего», «поиск общих признаков», «нахождения эталона» и т.п. признавались в этих работах слишком «узкими» и искусственными по сравнению с задачами, с которыми встречаются люди в реальной жизни. В еще более упрощенном варианте для диагностики когнитивных процессов использовались стандартные тесты с использованием ручки и бумаги, а оценка когнитивных / функциональных процессов основывалась на двух критериях — надежности и валидности. Однако существует множество факторов, значительно снижающих надежность и валидность традиционных методов. Например, субъективные особенности эксперта; функционирование одновременно нескольких когнитивных функций, приводящее к неясности относительно того, какая из них подвергается оценке. Поэтому для измерения ряда психологических характеристик методики опросников и тестов признавались не совсем адекватными. Сравнительно недавно в научной психологии появились такие понятия, как «практический интеллект» и «эмоциональный интеллект», которые определяют интеллект не как способность решать задачи, а как способность понимать действия и эмоции другого человека. Тестирование этих способностей требует новой стимульной среды, которая подобна естественной среде. Это должен быть сложный, меняющийся во времени и пространстве ряд визуальных сцен, «провоцирующий» естественное поведение наблюдателя в пределах естественно-подобного «виртуального» окружения.

2. Важным преимуществом технологии виртуальной среды является введение в их структуру фактора времени — «стрелы времени». Субъективная временная шкала, заполненная переживаниями «прошлого», «настоящего» и «будщего», является одним из системообразующих «психологических стержней» реального целенаправленного поведения. Переход экспериментальной психологии от лабораторной «стимульной» (тестовой) парадигмы к изучению психических процессов и состояний активного субъекта во времени, в динамике, — это шаг вперед в развитии методологической базы современной психологии и налаживании «методологического диалога» с современным естествознанием. Последнее, в частности, подразумевает поиск сущностных аналогий между поведением живых (в том числе, социальных) и неживых систем и, соответственно этому, унификацию методов их исследования и описания. Движение в этом направлении открывает путь для решения следующего актуального для методологии познания вопроса: живые и неживые системы — это два принципиально разных вида материи со своими видами законов или они подчиняются неким общим универсальным закономерностям?

Нобелевский лауреат И.Р. Пригожин (1917–2003), развивая теорию нелинейных динамических систем, предложил рассматривать любую систему тел в живой и неживой природе как неустойчивую (Prigogine, Stengers, 1984; Nicolis, Prigogine, 1989). При этом устойчивые системы являются частным случаем неустойчивых систем, имеющих в качестве решения функции с большим временем прогнозируемости (примером такой глобально неустойчивой системы является наша Вселенная). Решениями математических уравнений, описывающих неустойчивую систему, являются функции «хаоса» (непредсказуемого поведения) при изменении времени, которые характеризуются необратимым поведением системы, что приводит к введению понятия «стрела времени» (из «прошлого» в «будущее»). Рассмотрение всех систем — живых и неживых — в качестве неустойчивых открывает широкие перспективы для психологии и нейронауки о мозге. Становится возможным применение методов, используемых в физике нелинейных явлений (методов нелинейной или хаотической динамики, теории вероятностей и многомерного статистического анализа).

3. Технология виртуальной реальности отличается от классических методик еще и тем, что она позволяет осуществлять полный контроль за вниманием наблюдателя. Виртуальная среда является яркой, динамичной и интерактивной, поэтому в такой среде маловероятно отвлечение внимания на другие стимулы реального окружения.

4. Cреда ВР программируется, что делает ее гибкой и позволяет пластично менять параметры виртуальных объектов и происходящих с ними событий. Есть возможность предъявлять множество разнообразных стимулов (как неподвижных, так и движущихся) с контролируемыми параметрами (яркость, цвет, форма и др.). Кроме того, в ней программируется структура появления стимуляции и настройка этой структуры в зависимости от реакции наблюдателя. Следует отметить, что в понятие гибкости ВР включается возможность создавать не только «подобную реальному миру» среду, но и нереальные («лунные») миры с необычными свойствами виртуальных объектов. Такие миры также дают возможность поместить пользователя виртуальной среды в условия, которые в реальном мире были бы недостижимыми, опасными или стрессогенными.

5. Ещё одной особенностью систем ВР является возможность селективного выделения нужной стимуляции. В экспериментальной психологии существует большое количество задач, в которых экспериментатору необходимо привлечь внимание испытуемого к отдельным ключевым стимулам. В программируемой ВР в описание сценария можно ввести специальные способы визуального «усиления» ключевых стимулов — увеличить частоту их появления, усилить яркость, окрасить их в цвет, который «привлекает взор» испытуемого. Можно использовать не только сенсорные характеристики стимуляции, но и встраивать в виртуальную среду стимулы, вызывающие у испытуемого сильные ассоциативные реакции: портреты близких людей, обстановку комнаты, в которой испытуемый провел детские годы, и т.п.

6. Важное преимущество ВР — возможность установления обратной связи в режиме реального времени. Быстродействующие компьютерные системы могут обсчитывать и выдавать результирующий визуальный образ в течение нескольких миллисекунд, что позволяет программно устанавливать быстрое интерактивное взаимодействие наблюдателя с ВР средой. Для этого вводится специальный дисплей, позволяющий осуществлять действия с виртуальными объектами, результат которых виден в режиме реального времени. Примером применения обратной связи в режиме реального времени является разработка продвинутых систем «управления взглядом», полезных, например, как дополнительный канал взаимодействия с интерфейсом при управлении объектами в условиях зашумленности. Аналогичные системы, осуществляющие фиксацию и передачу на расстояние направления взора партнеров, применяются при организации компьютерных видеоконференций (Величковский, 2007; Величковский, Хансен, 1998). Это пример так называемых «внимательных к вниманию» технологий, которые разрабатываются для «координации ресурсов внимания» (Величковский, 2003, 2007). Введение систем обратной связи в ВР средах позволяет на новом уровне исследовать невербальное общение, включающее «контакт глаз» и синхронизацию микродвижений говорящих, сигналы «передачи очереди» говорения, а также особенности нарушений и отстаивания «личного пространства» взаимодействующими субъектами.

7. В отличие от классических методов экспериментальной психологии ВР предоставляет возможность создания полимодальной стимуляции. Чувство физической реальности конструируется на основе комплекса базовых ощущений: зрения, осязания, слуха, обоняния. В первую очередь исследователей привлекают зрительная, слуховая и гаптическая (тактильная) модальности восприятия. Проводятся исследования ольфакторного (или «теле-ольфакторного») восприятия, суть которого состоит в том, что пользователь подвергается воздействию запахов при «вдыхании смеси одорантов, состав которых соответствует смеси, представленной в ином месте, сколь угодно далеком» (Riva, 2006). Таким образом, системы ВР позволяют имитировать одновременно зрительные, тактильные, слуховые образы, что едва ли достижимо в традиционной парадигме экспериментальной психологии и что усиливает «правдивость» виртуальной среды. Такие преимущества позволяют на более качественном уровне исследовать взаимодействие базовых сенсорных систем, например, изучение роли взаимодействия кинестетических и зрительных ощущений в условиях запаздывания зрительных сигналов. Кроме того, указанное преимущество позволяет решать ряд задач в реабилитации когнитивных способностей. Классические подходы в когнитивной реабилитации разделяются обычно на две основные группы: «восстановительные», которые уделяют внимание систематическому восстановлению когнитивных процессов, и «функциональные», придающие особое значение восстановлению повседневных действий больного (Rizzo et al., 2002). Критики восстановительных подходов предостерегают от чрезмерного доверия к тестовым материалам и подчеркивают неспособность этого подхода адаптировать пациента к реальному миру. Функциональные же подходы критикуют за то, что выучивание определенных реабилитационных процедур приводит к тому, что пациент как будто живет в статичном мире, в котором условия жизни не изменяются. Однако возможность создавать в средах ВР мультимодальную стимуляцию, полностью погружающую пациента во взаимодействие с виртуальной средой, позволяет значительно эффективнее моделировать его комплексное поведение (Игнатьев и др., 2009; Войскунский, Смыслова, 2006).

Проблемы использовании технологии виртуальной реальности

1. Применение технологий ВР, помогая решить «старые проблемы», поднимает новые, требующие специального теоретико-методологического рассмотрения. Прежде всего, это — проблема разработки нового понятийного аппарата, возникающего в связи с внедрением в эксперимент ВР. В первую очередь это касается таких ключевых понятий, как «виртуальные миры» и «виртуальное сознание». Дело в том, что эти термины уже используются в психологии в другом контексте, а именно, в связи с изучением феноменов измененных состояний сознания (Россохин, 1998). Это относится, например, к трудам в духе постмодернистской культурологии (Руднев, 2000, 2001). В них обосновывается мысль о том, что «любая реальность является виртуальной», если под последней понимать психотический или шизофренический паранойяльный бред, наркотическое или алкогольное опьянение, гипнотическое состояние, восприятие мира под действием наркоза. Ощущения виртуальной реальности возникают также у пилотов на сверхзвуковой скорости; у заключенных («кино узников»); у подводников; у людей, испытывающих стресс (например, во время авиа- или автокатастрофы); у клаустрофобов, — в общем, практически у всех, кто каким-то образом ограничен в пространственных перемещениях в течение достаточно длительного времени. У синтонного сангвиника одна реальность, у агрессивного эпилептоида — другая, у дефензивного психастеника — третья, у шизоида-аутиста — четвертая (http://rudnev-vadim.viv.ru/cont/slowar/23.html, http://rudnev-vadim.viv.ru/cont/slowar/24.html). С другой стороны, широко распространена точка зрения, согласно которой «...современное использование термина «виртуальная реальность» излишне привязано к миру компьютерной техники.» (Спиридонов, 1998, с. 185). В недавно вышедшей книге Антоновой и Соловьева (2008) высказана мысль, согласно которой ни компьютеры, ни Интернет вместе с сетевыми технологиями не внесли ничего принципиально нового в философскую проблематику виртуальности. Континуум виртуальных реальностей и взаимопереходы между виртуальностью и реальностью подробно описаны Н.А. Носовым (1997, 2000). Н.Б. Маньковская и В.В. Бычков именуют данную проблематику «естественной виртуальностью» и отличают ее от «искусства как виртуальной реальности», а также от «паравиртуальной реальности» (психоделического искусства) и от «протовиртуальной реальности», создаваемой с помощью компьютерных программ и применяемой в кинематографе при создании так называемых «спецэффектов» (Игнатьев и др., 2009; Войскунский, 2001).

2. Наряду с проблемой определения собственно ВР существует проблема классификации форм (способов) погружения субъекта в виртуальный мир. Российский физиолог В.Б. Дорохов (2006), рассуждая о психофизиологических аспектах этой проблемы, отмечает: «Иммерсивность заключается в том, что участник погружается в мир виртуальной реальности, воспринимает себя и видимые им объекты частью этого мира. Возможны три формы иммерсии: прямая, опосредованная и зеркальная, когда участник, соответственно, чувствует себя частью виртуального мира, видит в виртуальном мире себя или часть своего тела или видит виртуальный мир и самого себя как бы в зеркале». Данное мнение должно быть признано справедливым, даже если практика применения ВР покажет, что на самом деле способов «погружения» окажется больше, чем было здесь перечислено.

3. Еще одна проблема, возникающая в связи с использованием ВР, — это проблема эффективности представления объектов в виртуальной среде, т.е. определения минимального набора признаков, необходимых и достаточных для опознания объекта и «принятия» его в качестве реального (Reddy et al., 1997). Решение этой проблемы тесно связано с решением другой важной задачи — задачи разработки технологий психофизических измерений «виртуальных признаков» с целью организации целенаправленного воздействия на субъекта ВР среды и объективной оценки степени такого воздействия (Meehan et al., 2002; Whitton, 2003).

Виртуальная реальность как эффективный метод психотерапии для лечения личностных и ментальных расстройств

Социально важная и наиболее развитая в настоящее время область применения систем ВР в психологии и медицине — это психотерапевтическая помощь при страхах, фобиях, посттравматических расстройствах, психологической реабилитации, хронических болях, в борьбе с наркотическими привязанностями и болезнями стресса (Войскунский, Меньшикова, 2008; Хоффман, 2004; Brooks et al., 1997; Bullinger et al., 2005; Attree et al., 1998; Bordnick et al., 2005; Calhoun et al., 2005; Игнатьев и др., 2009; Войскунский и др., 2006; Селисская и др., 2004; Форман, Вильсон, 1997). Так, в ряде американских клиник уже несколько лет реализуется программа по использованию виртуальных технологий в качестве нефармакологического обезболивающего средства. Эффективность такого психотерапевтического виртуального «лекарства», превышающая эффективность классических опиоидных средств обезболивания (в два и более раз), продемонстрирована на больных с сильными ожогами (Хоффман, 2004). В этих же исследованиях обнаружен важный для технологий ВР факт: погружение в двумерный виртуальный мир (видеоигры) оказывается менее эффективным для преодоления мучительных болей, нежели погружение в трехмерную виртуальную среду. Трехмерная виртуальная среда создавалась с помощью специальной анальгетической терапевтической компьютерной программы «Мир снега» (Snow World), разработанной для ожоговых пациентов сотрудниками фирмы Microsoft и Национального института здравоохранения США. Программа вызывала заметное снижение ощущений боли у больных, поглощая их внимание иллюзией полета через заснеженный каньон с пингвинами, снеговиками и прочим.

В контрольной серии экспериментов здоровые испытуемые-добровольцы подвергались болевым (тепловым) воздействиям и затем «погружались» в интерактивную версию ВР «Мир снега», имея на голове волоконно-оптический шлем виртуальной реальности, наушники для прослушивания звуковых эффектов и датчик, отслеживающий положение головы. Методом фМРТ показано, что снижение ощущений боли в виртуальной среде «Мир снега» сопровождается понижением активности центров мозга, связанных с восприятием боли: островка, таламуса, первичной и вторичной соматосенсорной коры, поясной коры. При этом выявлена положительная корреляция между силой иллюзии, т.е. убежденностью испытуемых в том, что они пребывают в виртуальном мире, и ослаблением болевых ощущений. В ряде других исследований установлено, что ВР облегчает страдания пациентов при болях самых разных нозологий — при мучительных урологических процедурах, во время физиотерапии на прооперированных мышцах и сухожилиях, во время стоматологических операций.

Еще одна область терапевтического использования ВР — лечение фобий путем демонстрации пациентам виртуальных изображений объектов, вызывающих у них непреодолимый страх (фобию). Этот прием впервые был использован в 1990-х г.г. учеными США для лечения людей, боящихся высоты, воздушных полетов, вождения автомобиля после аварии, публичных выступлений, а также ветеранов Вьетнамской войны с хроническим посттравматическим стрессом. Как и другие формы экспозиционной терапии, лечение страхов с помощью ВР протекает по схеме оперантного обучения, предполагающей постепенное приучение человека к объектам и ситуациям, вызывающим у него страх. По мере привыкания боязнь исчезает, и пациент возвращается к нормальной жизни. Эта идея положена в основу разработки специальных тренинговых программ, поставляемых компанией Virtually Better психологам и психиатрам для терапии страха перед публичными выступлениями (Хоффман, 2004; Cornwell et al., 2006). Погружение в мир ВР эффективно помогает избавиться от страха перед насекомыми. Например, специальная программа ВР «Мир паука» позволяет пациенту приближаться к виртуальному пауку, дотрагиваться до него «киберрукой» и ощущать эти прикосновения. Дисплей, встроенный в шлем на голове пациента/ки, демонстрирует изображение иллюзорного паука. Для обеспечения тактильной обратной связи с ВР программа отслеживает положение игрушечного паука (в руке терапевта), благодаря чему больной/ая может «дотронуться» до виртуального тарантула (Хоффман, 2004). В исследованиях на 23 пациентах с диагнозом «клиническая фобия» в 83% случаев отмечено значительное ослабление страха перед пауками после 10–15 сеансов работы в ВР.

Программы ВР можно использовать и для лечения таких серьезных психических нарушений, как посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР). Симптомы этого заболевания включают в себя навязчивые воспоминания о травматическом событии (насилие, смерть близкого человека и т.п.); сильные эмоциональные реакции на любые объекты или ситуации, напоминающие о травме; замкнутость, эмоциональную глухоту и хроническую раздражительность. Изнурительное состояние ПТС самым драматическим образом отражается на личной жизни и работе человека и, в отличие от фобий, с трудом поддается лечению традиционными методами психотерапии и психиатрии. Программы ВР помогают пациентам осознать и ослабить эмоции, связанные с памятью о травматическом событии. Постепенно пациенты привыкают к реалистичным образам и звукам, характерным для травматической ситуации, что в итоге помогает им бороться с мучающими их воспоминаниями о реальных событиях.

В 1980–90-х годах технологии ВР стали использоваться в нейропсихологии для восстановления движений и когнитивных функций у больных с поражениями головного мозга. Важным преимуществом применения ВР в реабилитационной практике является, то, что эта технология предусматривает активное взаимодействие пациента с виртуальной средой, заметно повышающее его мотивацию к выздоровлению (Brooks et al., 1997; Attree et ак, 1998; Rose et al., 2000; Schultheis et al., 2002).

Таким образом, имеющийся к настоящему времени положительный опыт клинического применения ВР открывает путь к широкому использованию этого метода и в других областях психотерапии и медицины, что приводит к развитию рынка соответствующих услуг. Так, американская компания Virtually Better и испанская фирма PREVI специализируются на разработке программ ВР для лечения тревожных расстройств: страха высоты, воздушных перелетов и публичных выступлений. Компании поставляют свои разработки психологам и психиатрам за $400 в месяц и разрешают использовать их в лечебных целях в частной практике (Хоффман, 2004).

Использование виртуальной реальности в инженерной психологии, организационной психологии, спортивной психологии и психологии безопасности

Внедрение в практическую психологию технологий ВР ставит перед инженерной психологией и психологией труда новые задачи, связанные с исследованием и разработкой эргономических норм для разного рода специальных систем ВР: тренажеров для обучения операторов, виртуальных сред для инвалидов. В работе Galimberti et al. (2006) отмечается, что проведение подобных исследований в рамках «юзабилити» и разработка нормативных методик оценки качества и безопасности применения человеком систем ВР являются содержанием отдельного самостоятельного направления в современной психологии труда. Большие новые разделы в современной эргономике и инженерной психологии посвящены разработке на основе виртуальных сред тренажеров и систем-симуляторов для обучения разного рода специалистов (операторов) по управлению сложными техническими системами (атомная станция; воздушное судно; ракетные установки) в типовых и нештатных ситуациях (Захаревич и др., 2001). Как правило, такие тренажеры оснащены датчиками и специальными программами для мониторинга функционального состояния оператора (электроэнцефалография, электрокардиография, электромиография, стабилография, реография, оксигемометрия).

Не меньшее значение для современной промышленности имеет проектно-исследовательское применение систем ВР в целях организации трехмерной среды и исследования эффективности продуктивной (например, конструкторской) деятельности погруженного в эту среду человека. Созданием прототипов новых объектов и разработкой их эксплуатации активно интересуются промышленные корпорации, занимающиеся проектированием транспортных средств (автомобилей или самолетов) и архитектурных сооружений. Более того, именно для нужд проектных и архитектурно-строительных организаций созданы самые современные трехмерные модели виртуальной среды, в разработке которых задействованы едва ли не самые мощные из известных сегодня языков программирования. Например, в трехмерном пространстве наблюдатель видит виртуальную модель (самолета, автомобиля, здания) и в течение нескольких минут имеет возможность разобрать ее, изменить ее дизайн, добавить новые компоненты, т.е. сделать то, что в реальности потребовало бы значительных затрат времени и денег. Кроме того, в виртуальной среде можно протестировать любые параметры созданной модели.

Организационная психология вплотную подошла к разработке и внедрению нового поколения систем ВР, предназначенных для проведения видеоконференций и дистанционных рабочих совещаний. На таких совещаниях докладчик видит нескольких виртуальных собеседников, каждый из которых, в свою очередь, видит и слышит виртуального докладчика. В связи с этим возникает проблема организации общения и эффективного обмена мнениями в условиях «виртуального контакта», т.е. отсутствия реального контакта «глаза в глаза». Для решения этой проблемы необходима разработка новых психологических методов организации дискуссий. Например, в современных исследованиях все большее внимание уделяется невербальным сигналам, на основе которых можно понять, кто из участников готов «взять слово» (мимика) или на какую деталь чертежа следует обратить внимание участников (фиксация взгляда говорящего) (Bente, Eschenburg, Kraemer, 2007; Panteli, Dawson, 2001; Velichkovsky, 1995). Новые возможности для организационной психологии открываются при использовании «виртуальных аватаров», которые уже начинают служить посредниками в торговой рекламе для демонстрации новых товаров, примерки изделий легкой промышленности, выбора способов расстановки мебели в некотором пространстве. Насколько хорошо они могут исполнять свои обязанности, убедительно ли они рекламируют товары, доверяет ли им потенциальный покупатель? Это лишь некоторые из многочисленных вопросов, которые будут решать психологи.

Новые области применения обучающих ВР-систем — организация спортивных тренировок, в частности, с моделированием и разыгрыванием тактического противоборства в будущих поединках. Так, в университете штата Мичиган разработана виртуальная CAVE-система (http://www-rl.umich.edu/project/foot-ball/index.html) как подспорье для тренировок футболистов. С ее помощью можно отрабатывать варианты тактического расположения на поле игроков своей команды и команды противника, учиться распознавать конкретных игроков и подаваемые ими сигналы, а также сигналы, подаваемые тренером, находящимся за пределами поля. Другая область применения систем ВР в спортивных целях связана с рекламной и выставочной деятельностью. Таковы, например, не имеющие собственно спортивного значения популярные шоу с участием сильнейших шахматистов, которые соревнуются с компьютерными программами, наблюдая игровое поле при помощи очков ВР (без реальной доски и фигур).

Отдельного внимания заслуживают пока крайне немногочисленные, но очень перспективные исследования, направленные на совмещение технологий ВР с технологиями биологической обратной связи (Pugnetti et al., 2001) и детекции скрываемых знаний (concealed information) по вызванным потенциалам мозга (Mertens, Allen, 2008).

Психофизиология и технология виртуальной реальности

Методы психофизиологии в свете проблем технологии виртуальной реальности

Особое место в системах ВР разного целевого назначения отводится психофизиологии (Pugnetti et al., 2001; Parsons et al., 2009). По предварительным данным, в виртуальных средах доступны для регистрации такие широко используемые в психофизиологии показатели, как электрокардиограмма, кожно-гальваническая реакция, электромиограмма, электроэнцефалограмма, плетизмограмма (Kim et al., 2001; Pugnetti et al., 2001; Wiederhold et al., 2002; Walshe et al., 2003; Cote, Bouchard, 2005; Wiederhold, Rizzo, 2005; Wilhelm et al., 2005; Astur et al., 2005; Muhlberger et al., 2007; Baumgartner et al., 2008).

В задачи психофизиологического сопровождения программ ВР входит:

1. объективизация степени погружения человека в виртуальный мир и адаптации к новой реальности,
2. объективная оценка эффективности концентрации внимания пациента/ки на конкретных «мишенях» для виртуального воздействия (страхи; боли; процесс обучения).

По имеющимся к настоящему времени данным, регистрация электроэнцефалограммы и вызванных потенциалов мозга (Event-Related Potentials) позволяет разделить автоматизированные и сознательно контролируемые действия пациента в условиях ВР. Показатели же активности вегетативной нервной системы (прежде всего, Skin Galvanic Response) могут быть использованы в качестве легкодоступных для регистрации объективных индикаторов «эффекта присутствия» (presence) и характера воздействия ВР на пациента (Kim et al., 2001; Cote, Bouchard, 2005).

К настоящему времени отсутствуют какие-либо сведения о том, что регистрирующая психофизиологическая аппаратура (датчики, кабели) создает серьезные помехи для регистрации физиологических реакций и/или вызывает дискомфорт у пациента и снижает эффект присутствия в виртуальной среде, даже при использовании метода фМРТ, когда голова человека фиксирована в строго определенном положении (Bayliss, Ballard, 1998; Wiederhold, Rizzo, 2005).

Технология виртуальной реальности в свете проблем психофизиологии и нейронаук

Проблемы души и тела, мозга и тела, разума и тела являются традиционными для наук о человеке в целом и для психофизиологии, в частности. Эти проблемы периодически становятся первоочередными и активно обсуждаемыми, после чего на время отходят как бы на второй план. В очередной раз указанная проблема выходит на первый план в последние два года в связи с экспериментами по отчуждению тела (опыт out-ofbody) с применением систем ВР. Эти эксперименты, проводящиеся преимущественно в Швеции, связаны с проверкой значения зрительной и проприоцептивной информации в восприятии собственного тела (Ehrsson, 2007, 2008; Costantini, Haggard, 2007; Ehrsson, 2009; Petkova, Ehrsson, 2008; Petkova, Ehrsson, 2009). Экспериментаторы размещали две видеокамеры, как бы соответствующие левому и правому глазу человекоподобного манекена. Визуальные сигналы, получаемые таким образом (то есть сигналы того, что мог бы видеть левый и правый глаз манекена), передавались испытуемому, одетому в шлем ВР Сигналы передавались испытуемому также отдельно в левый и в правый глаз. В итоге у испытуемого возникал зрительный образ корпуса манекена, слегка опустившего глаза, вместо своего собственного тела. При синхронных прикосновениях к животу испытуемого (он этого не видит) и животу манекена (испытуемый это видит) испытуемый начинает воспринимать «тело» манекена как, в некотором роде, свое тело. Это выявляется в постэкспериментальных беседах и опросах и особенно в серии экспериментов, в которой по животу манекена проводят ножом (испытуемый это видит): в таком случае наблюдается характерный подскок КГР у испытуемого в сравнении с контрольными замерами. Если ритмы прикосновений к животу испытуемого и к животу манекена не совпадают, то эффект восприятия тела манекена как собственного тела выражен в значимо меньшей степени. Данный эффект не проявляется также, если видеокамеры показывают вместо манекена прямоугольный предмет, не похожий на человеческое тело (большую коробку). В другой серии экспериментов испытуемый стоял в шлеме ВР перед экспериментатором, и визуальные сигналы поступали к испытуемому от видеокамер на голове экспериментатора. В этом случае испытуемый видел собственное тело (от плеч до колен) и узнавал его. Когда и экспериментатор, и испытуемый вытягивали правую руку, касались рук друг друга (как в рукопожатии) и нажимали на них, испытуемому казалось, что он с вытянутой рукой как бы стоит напротив самого себя и пожимает собственную руку. Когда проводили ножом (угрожающе, но безболезненно) по руке испытуемого или по руке экспериментатора, то во втором случае подскок КГР был значимо сильней, т.е. испытуемый сильнее опасался за руку своего иллюзорного «нового» тела, чем за собственную «реальную» руку. Работы, посвященные виртуальному феномену out-of-body, поднимают вопрос о роли полимодальной стимуляции в формировании субъективных представлений о собственном «физическом Я» и, более широко, о механизмах «саморефлексии» и «самосознания».

Крайне важным для фундаментальной психологии и нейронаук является использование ВР-технологий для изучения функций мозга (Chernigovskaya, 1998). Особенно перспективным здесь является совмещение методов ВР с современными методами неинвазивной визуализации активности мозга (ПЭТ, фМРТ). Имеется уже достаточно большое число работ, свидетельствующих о возможности совмещать в режиме реального времени сеансы ВР с неинвазивной регистрацией активности мозга методом фМРТ (Хоффман, 2004; Wiederhold, Rizzo, 2005; Baumgartner et al., 2008). Так, в работе Baumgartner et al. (2007) говорится об экспериментах с детьми (6–11 лет) и взрослыми (21–43 лет), где методом фМРТ выявлены мозговые корреляты субъективного «ощущения погружения в виртуальное пространство» («эффекта присутствия»; «being there», «presence»). Используя два типа виртуальных сред, вызывавших сильное (High Presence) и слабое (Low Presence) ощущения погружения в ВР, авторы обнаружили, что решающим фактором, определяющим способность как детей, так и взрослых к переживанию «эффекта присутствия», является активность двух гомологичных дорзо-латеральных отделов префронтальной коры правого и левого полушарий (пДЛПФК и лДЛПФК, соответственно). При этом пДЛПФК влияет на переживание «эффекта присутствия» путем контроля потока зрительной информации, поступающей в задние отделы теменной коры, ответственные за оценку восприятия положения собственного тела (и его частей) во внешнем пространстве. С другой стороны, лДЛПФК оказывает свое влияние на качество и интенсивность переживаний «эффекта присутствия» через свои связи с медиальной префронтальной корой, включенной в регуляцию процессов саморефлексии и «интроверсивно направленных потоков сознания» (Baumgartner et al., 2008). Путем фМРТ-анализа активности мозга выявлена отрицательная корреляция активности в пДЛПФК и лДЛПФК с выраженностью субъективных ощущений погруженности в ВР, оцениваемых испытуемыми по субъективной 5-балльной шкале. Оказалось, что чем выше активность мозга в лДЛПФК (Left DLPFC) и пДЛПФК (Right DLPFC), тем ниже интенсивность переживаний «эффекта присутствия» (Baumgartner et al., 2008). Интересно, что дети в возрасте 6–11 лет обладают, в целом, более выраженной способностью к быстрому и глубокому погружению в виртуальную реальность, нежели взрослые. В соответствии с данными Baumgartner et al. (2008), это логично объясняется длительными сроками созревания структур префронтальной коры в процессе постнатального развития.

Развитие методов томографии, с одной стороны, и компьютерных технологий, с другой, сделали возможным развитие такой новой области, как вычислительная нейроанатомия. Эта дисциплина открывает новые перспективы в обучении нейрохирургов, сравнительной диагностике, планировании нейрохирургических вмешательств. Одной из задач вычислительной нейроанатомии является создание компьютерных симуляторов, благодаря которым возможно осуществлять виртуальные операции на мозге пациентов. Благодаря этой новейшей технологии медики смогут отрабатывать ход нейрохирургических операций на виртуальной модели мозга для подготовки к реальной операции. Предварительная подготовка хирургов необходима потому, что такие операции отличаются особой сложностью. Модель компьютерного симулятора включает в себя трехмерную картину мозга, прогнозирование различных реакций пациента в ходе операции, а также выделение тех участков мозга, которые являются проблемными для данного типа операции. Такой симулятор может использоваться студентами-медиками для приобретения необходимых первичных навыков, а также опытными нейрохирургами при выборе стратегии операции и отработке ее отдельных деталей. Это помогает оттачивать технику навыков в нестандартных, сложных случаях, не подвергая при этом опасности жизнь и здоровье реальных людей. Таким образом, операции на мозге становятся более безопасными для пациентов. Одной из проблем создания компьютерных симуляторов является уникальность топографии мозга каждого человека. Для учета любого типа уникальности предполагается разработка метода персонализации атласа головного мозга (Пицхелаури и др., 2008), в основе которого лежит «деформация» атласа среднестатистического мозга в соответствии с данными обследования реального мозга (Christensen et al., 1996). В результате применения такого метода конструируется атлас мозга конкретного человека.

Разработка этого метода позволит получать 3D-изображения структур мозга по нескольким плоским сечениям (Zhu, Belkasim, 2005) или по легко измеряемым «инвариантам» (например, размерам черепа).

Виртуальная реальность как эффективное средство развития инновационного образования

Бурное развитие технологий виртуальной реальности (ВР) коснулось практически всех сфер деятельности человека. Однако их некоммерческое применение, в частности, в сфере образования весьма ограничено. В настоящее время технологии ВР имеют широкое распространение не столько в области собственно образования, сколько в области тренинга определенных навыков, таких, например, как управление транспортными средствами, летательными аппаратами, специальным роботом для хирургических операций, военными орудиями и т.д. Первые виртуальные среды, разработанные американским специалистом в области информационных технологий Дж. Ланье, представляли собой симуляторы для проведения хирургических операций в режиме реального времени (Brockman, 1996; Частиков, 2002). Виртуальные среды моделировалась под конкретные задачи и позволяли отрабатывать необходимые навыки с минимальными рисками для дальнейшей эксплуатации реального оборудования. Однако необходимо различать задачи тренинга и задачи собственно обучения, включающие процесс усвоения определенного объема знаний.

В сфере среднего, высшего и дополнительного образования широкое использование ВР-технологий ограничивается в основном высокой стоимостью как самого оборудования, так и программного обеспечения под конкретные обучающие программы. Тем не менее, ВР-технологии имеют ряд очевидных преимуществ перед традиционными средствами обучения, поэтому перспективы их применения вполне оправданы. Хотя исследований в данной области немного и большинство разработок в настоящее время являются экспериментальными, уже выделены ключевые моменты, апеллируя к которым мы можем говорить о сильных сторонах использования ВР в образовании: мотивация, контроль, взаимодействие, практичность, интерактивность, пространственная ориентация, мультисенсорная активность и др. (Roussou et al., 1999; Kaufmann et al., 2006;).

Экспериментально показано, что:

1. ВР-технологии по сравнению с традиционными формами обучения оказывают более сильное мотивирующее воздействие (Bricken, 1991). Это воздействие объясняется эффектами погружения и присутствия в происходящем в режиме реального времени (Winn, 1993; Slater and Wilbur, 1997);
2. ВР позволяет исследовать такую реальность, которая в иных условиях — в силу ее несопоставимости во времени, пространстве, масштабе и т.п. или по причине безопасности — не может быть исследована. Особенно это касается детей с ограниченными возможностями (Cromby et al., 1995);
3. использование технологий ВР на ранних этапах обучения может способствовать одновременно увеличению объема и качества усвоения текущего материала, а также подготовке базы для дальнейшего развития обучающегося (Dede, 1998);
4. дети значительно легче, чем взрослые, принимают отвлеченные графические абстракции и овладевают ими (например, воспринимают мультфильмы). Они часто имеют больший опыт ориентации в 3D игровом виртуальном пространстве и использовании возможностей, предоставляемых интерфейсом (Provenzo, 1991).

Как правило, технологии ВР, используемые в образовательных проектах, делятся на три класса по степени выраженности эффекта погружения (иммерсивности) в виртуальную среду. К первому классу относятся программы, представленные на мониторе персонального компьютера, требующие использования специальных очков. Степень погружения здесь минимальна, занятия возможны лишь в индивидуальном порядке, но стоимость данного оборудования наиболее привлекательна для малобюджетных учреждений.

Максимальная степень погружения достигается в системах третьего класса. К ним можно отнести проекционные очки (на которых формируется изображение) с дополнительными аксессуарами типа сенсорной перчатки для получения тактильных ощущений или джойстика для управления собственным движением. Данный вариант системы также используется только индивидуально.

Виртуальная комната CAVE® (использующая проекции на три стены и пол) рассчитана на посещение группой учащихся. Каждый посетитель одевает облегченные полупрозрачные стерео-очки, совмещающие ВР-изображение с реальным видением, и использует специальный пульт, позволяющий ему управлять своим движением в данной виртуальной реальности. Примером промежуточной системы второго класса является более простая и компактная система ImmersaDesk™, представляющая собой большой наклонный (как мольберт) экран, на который с обратной стороны проецируется изображение. Она также предполагает наличие специальных очков и управляющего пульта.

На сегодняшний день можно выделить следующие основные направления использования ВР-технологии в образовании:

1. внешкольное (дополнительное) образование;
2. специальное обучение;
3. школьное образование;
4. обучение в высшей школе.

Внешкольное (неформальное, дополнительное) образование (музеи, выставки и т.п.)

Особый интерес для музеев при использовании ВР-технологий представляет возможность перенесения посетителей во времени и пространстве. При этом детально реконструируются окружение, события и особенности определенной эпохи (Roussou, Efraimoglou, 1999). Одним из последних примеров использовании ВР-технологий являются интерактивные иммерсивные (создающие эффект погружения за счет использования не только видеоряда, но и запахов, стереозвука и специальных сенсорных тактильных перчаток) технологии для детей и подростков, например, исторические проекты Foundation of the Hellenic World (FHW) (культурно-историческая реконструкция центральной части древних Афин площадью около 35000 кв.м), Magical World of Byzantine Costume, культурно-историческая реконструкция древнего города Милет (Roussou et al., 1999).

Специальное обучение

В последние годы начата разработка программ на базе технологии ВР, ориентированных на работу с детьми и взрослыми с особенностями развития. Показано, что использование ВР-технологий может служить эффективным дополнением в процессе реабилитации и обучения пациентов с целым комплексом расстройств. Так, например, решение слепыми или слабовидящими людьми ряда специфических ориентировочно-исследовательских задач в виртуальной 3D аудио-комнате способствует лучшему формированию у них системы пространственных представлений (Sanchez, Lumbreras, 2000; Sanchez, Barreiro, Majojo, 2000). Виртуальное пространство в виде игрового лабиринта, сконструированное Д. Стентоном с коллегами (Stanton, et al., 2000), позволяет детям с нарушениями опорно-двигательного аппарата компенсировать недостаток активной локомоции, что способствует лучшему формированию у них когнитивных карт и развитию пространственной ориентировки. Расширение игрового пространства и введение в него дополнительных элементов (например, дорожного перехода, оживленной улицы с пешеходами и т.п.) дает таким детям возможность обучаться адекватному поведению и приобретать навыки наиболее безопасным способом. При некоторых видах нарушения моторики (например, при гипотонии — ослабленном мышечном тонусе) полезным оказывается использование полупрозрачных очков ВР, не замещающих, а дополняющих существующую реальность виртуальными объектами. Так, виртуальные музыкальные инструменты позволяют не только обучать детей музыке, но и способствуют повышению контроля над своими движениями при заболеваниях подобного рода (Chau et al., 2005).

Перспективным является также использование виртуальной среды при обучении детей с аутизмом, синдромом дефицита внимания и гиперактивности, социальными расстройствами, фобиями. Использование в качестве «педагога» или соучеников «аватаров» снижает тревожность таких детей. Возможность моделировать внешнее окружение разной степени насыщенности и детализированности способствует лучшей концентрации внимания на предмете изучения. Использование мультимодальной репрезентации материала повышает способность к его пониманию и запоминанию. Вовлечение ребенка в управление самим процессом обучения или решения задачи формирует его собственную познавательную активность и навыки саморегуляции. Наличие обратной связи поддерживает интерес ребенка к процессу, что в комплексе позитивно сказывается на конечном результате (Sik Lanyi et al., 2006).

Школьное образование

Следует отметить интересные разработки, созданные в лаборатории виртуальной реальности в Венском технологическом институте, Австрия. Специалисты этой лаборатории создали программные продукты для курса школьной стереометрии (Kaufmann et al., 2005; Kaufmann, Dunser, 2007), которые позволяли улучшать способности пространственного мышления. Они использовали системы «D*STAR» и «Iotraker», реализующие предъявление виртуальных объектов в реальном пространстве. Что видит наблюдатель в очках «аргументированной» виртуальной реальности? Висящий в воздухе виртуальный объект, который можно обходить со всех сторон и который можно видоизменять по определенной программе. При этом в полупрозрачных очках можно видеть также и реальные объекты реального окружения. Для изучения пересечений трехмерных объектов с плоскостями (курс стереометрии 11 класса) в качестве виртуального объекта предъявлялась трехмерная фигура, которую можно было рассекать виртуальными плоскостями.

Использование ВР-технологий в системе образования является перспективным направлением развития. Однако их применение сопряжено не только с финансовыми и организационными трудностями. Необходимо учитывать и то, что, помимо технических особенностей организации пространства, сами программы должны соответствовать определенным этическим и концептуальным стандартам образования, быть приспособленными к возможностям и потребностям разных групп обучающихся (Roussou et al., 1999).

Во-первых, ВР-технологии должны быть встроенными в контекст, т.е. учитывать особенности помещений, возможности преподавателей, а главное, неоднородность группы обучающихся (по возрасту, уровню подготовки, интересам и индивидуальным стратегиям обучения). Программа должна быть рассчитана на интерактивную работу нескольких человек сразу, при этом возможности интеракций, заложенные в программу, должны являться своего рода подсказками к социальному взаимодействию обучающихся.

Во-вторых, технология не должна являться «предметом внимания» сама по себе. Это всего лишь способ для изучения тех или иных аспектов некоторого предмета — истории, биологии, географии, физики.

В-третьих, программа должна давать немедленную обратную связь и быть «приглашением» к дальнейшему изучению.

Д. Норманн обозначил четыре принципа понятной и нефрустрирующей информационной среды: наглядность, качественная концептуальная модель, хорошая топография и наличие обратной связи (Norman, 1988). Дети, не получая немедленной реакции, как правило, теряют интерес к занятию. В то же время, быстрое и подробное реагирование на все внешние запросы достаточно громоздко в плане программного обеспечения и реализации в реальном времени. Возможным решением данной проблемы служит совмещение принципа быстрой (но не слишком детальной) обратной связи с «приглашением» к более подробному ознакомлению с предметом в дальнейшем для отдельных заинтересованных учащихся.

В-четвертых, к созданию ВР-обучающих программ должны привлекаться не только специалисты-программисты и дизайнеры, но и эксперты из предметных областей, иначе содержание программы будет серьезно отставать от возможностей ее технической реализации.

Наконец, ВР-технологии в образовании должны быть, прежде всего, удобными для пользователей со всех точек зрения — начиная от размера шлема (он, как правило, велик для детской головы) и правильного расположения учеников для наилучшего угла обзора и заканчивая простотой и удобством интерфейса и отсутствием побочных эффектов (типа укачивания при виртуальном движении).

Обучение в высшей школе

Выделяют следующие функциональные возможности ВР-технологий, значимые для процесса обучения в высшей школе. Во-первых, объект изучения может быть представлен в пространственных и временных масштабах, соотносимых с человеком, что невозможно при других формах подачи материала. Так, учащийся может «руками переставлять» атомы и электроны или «перемещаться» из одной галактики в другую в процессе обучения. Во-вторых, виртуальная реальность дает возможность сделать доступной для ощущения информацию, обычно сенсорно не воспринимаемую. Например, громкость звука может соответствовать уровню радиации в виртуальной среде или насыщенность цвета задавать температуру тех или иных областей. Комбинация первой и второй возможности позволяет создавать и визуализировать объекты и события, не имеющие объектной формы существования в природе.

Все это в комплексе предоставляет богатый материал для использования при обучении в высшей школе, где учащимся часто приходится оперировать абстрактными понятиями, не имеющими объектной репрезентации (Fallman et al., 1999). В классическом образовательном процессе студенты получают готовые обобщенные знания из учебников, лекций и специальных пособий. Однако некоторые авторы (Dede et al.,1997) считают, что такое обучение не всегда ведет к лучшим результатам. Учащиеся вынуждены формировать ментальные репрезентации абстрактных понятий, которые должны включать в себя часто неочевидные и неуловимые связи и концепты. В конечном итоге у студента не всегда складывается точное и ясное понимание изучаемого предмета. С другой стороны, в повседневном бытовом познании у человека часто формируются некоторые ошибочные представления о законах, действующих в окружающем мире. Преодолеть эти ошибочные представления традиционными методами обучения достаточно сложно, что затрудняет полноценное понимание и использование правильных научных моделей. Технологии виртуальной реальности позволяют реализовывать конструктивистский подход в образовании. Погружение в соответствующую виртуальную среду, визуализация в ней, например, не только физических тел, но и действующих сил, возможность оперировать с ними, активно изменять и, таким образом, изучать позволяют преодолеть эти естественные сложности.

Перечислим ближайшие задачи, которые можно решать в инновационном образовании высшей школы с помощью технологии виртуальной реальности, в том числе и в инновационном образовании факультета психологии МГУ имени М.В. Ломоносова:

1. проведение видеоконференций, дистанционных рабочих совещаний и телемостов. Эта возможность, предоставляемая технологией виртуальной реальности, становится особенно актуальной в связи с созданием системы филиалов МГУ имени М.В. Ломоносова в различных странах ближнего зарубежья: Украина (г. Севастополь); Узбекистан (г. Ташкент); Азербайджан (г. Баку);
2. создание банка классических лекций для дистанционного обучения бакалавров, магистров, аспирантов и преподавательского состава;
3. воссоздание в виртуальной реальности классических экспериментов, ставших золотым фондом зарубежной и отечественной психологии. Примером восстановления таких экспериментов были работы по воссозданию социального эксперимента Стэнли Милгрема (Slater et al., 2006).

Виртуальная реальность как эффективное средство исследования взаимодействия когнитивных процессов и моторной активности

Указанные выше преимущества технологии ВР позволяют рассматривать ее как важный инструмент для получения новых знаний о человеке. Развитие и внедрение методов ВР в практику психологического исследования необходимо влечет за собой введение в лабораторный эксперимент такой важной «экологической переменной» (фактора), как «собственная двигательная активность субъекта». А это может привести к концептуальному пересмотру устоявшихся представлений о когнитивных процессах человека, в реальной жизни тесно связанных с движением (Грегори, 1970; Гибсон, 1988; Пуанкаре, 1990).

Обратимся к обсуждению возможностей использования технологии ВР для изучения взаимодействия когнитивных процессов и двигательной активности в процессах зрительного восприятия в рамках подхода, получившего название «активное восприятие». Это направление исследований представляется нам методологически важным для развития и экспериментальной верификации таких международно признанных теорий отечественной психологии, как «теория деятельности» А.Н. Леонтьева (Леонтьев, 1975), «теория векторной психофизиологии» Е.Н. Соколова (Соколов, 2003), «теория функциональных систем» П.К. Анохина (Анохин, 1968; Александров, 1998). Каждая из них предлагает свой подход к объяснению высокой степени согласованности между сенсорными и когнитивными процессами, с одной стороны, и исполнительными механизмами поведения, с другой.

Исследования взаимодействия между зрительным восприятием и моторной активностью, основанные на традиционных методах психофизики и нейропсихологии

Исследования, проводящиеся в рамках подхода «активное восприятие», нацелены на вскрытие взаимодействия зрительной информации и двигательной активности наблюдателя в процессе решения сложных когнитивных задач. Решение этих проблем является особенно актуальным в связи с появлением в последнее время таких новых областей прикладной психологии, как психология безопасности, спортивная психология, транспортная психология. Их возникновение и развитие влечет за собой разработку новых теоретических и методических решений для исследования когнитивных процессов в условиях, максимально приближенных к условиям реальной исполнительной деятельности.

Идеи тесного взаимодействия когнитивных (восприятия, внимания, мышления) и двигательных функций активно разрабатывались в отечественной психологии в работах И.М. Сеченова, П.К. Анохина, Н.А. Бернштейна, А.В. Запорожца, А.Н. Леонтьева. В рамках деятельностного подхода (Леонтьев, 1975) подчеркивалась важная роль двигательной активности субъекта в процессе формирования адекватного зрительного образа. А.Н Леонтьевым был сформулирован один из важных принципов, лежащих в основе восприятия, — принцип уподобления моторных компонентов процесса восприятия свойствам внешнего раздражителя (Леонтьев, 2000). Проблемы, поставленные и обсужденные в рамках деятельностного подхода, являются актуальными и сегодня.

В последние 10 лет в области зрительного восприятия активно проводились исследования, связанные с изучением координации зрительной информации и действий наблюдателя. Этот подход к исследованию был назван «активное зрение». В рамках этого подхода зрение рассматривается как процесс, при помощи которого происходит планирование и контроль собственных действий наблюдателя. Интерес к изучению взаимосвязи восприятия и действия вновь возник в связи с большим числом экспериментальных исследований в области нейрофизиологии, когнитивной нейрологии и психофизики, которые показали, что нейрофизиологические процессы переработки информации о восприятии и действии тесно связаны между собой. Было выявлено наличие двух различных по своим функциям путей переработки информации в зрительной системе человека. Эти пути были названы вентральный (или фокальный) и дорсальный (или амбьентный) (Schneider, 1969; Ungerleider, Mishkin, 1982; Smith, 2000; Nicholls et al., 2001; Norman, 2002).

Процессы переработки информации в вентральном потоке идут от сетчатки через латеральное коленчатое тело (ЛКТ), первичную зрительную кору VI и доходят до коры височной доли головного мозга. Процессы дорсальной подсистемы реализуются в том же начальном потоке: сетчатка — ЛКТ — кора V1, а затем уходят в затылочные теменные области головного мозга. Анализ различных функций этих проводящих путей позволил Мильнеру и Гудейлу (Milner, Goodale, 1995) сформулировать модель, в которой было предложено разделение зрительной системы на две подсистемы, названные «что» и «где» Основная функция системы «что» (вентральный поток) состоит в детекции и категоризации объектов, а системы «где» (дорсальный поток) — в зрительном контроле движений наблюдателя в процессе действий с объектом. В экспериментах, демонстрирующих различия функций вентральной и дорсальной систем, был использован специальный методологический прием — производилось сравнение вербального суждения и моторной (двигательной) реакции испытуемого на предъявление одной и той же зрительной стимуляции. При этом предполагалось, что вербальный ответ означает включенность в процесс восприятия вентральной подсистемы, а двигательный ответ — дорсальной. Например, нейропсихологические исследования пациентов, получивших травмы теменной и средневисочной областей головного мозга (Milner, Goodale, 1995; James et al., 2002) показали, что указанные типы травм приводят к различным нарушениям зрительного восприятия. Нарушения средневисочного отдела — к зрительным атаксиям, при которых у пациентов наблюдаются трудности в выполнении точных движений при действиях с объектами. Нарушения теменного отдела — к зрительным агнозиям, при которых пациенты с трудом опознают объекты или их отдельные свойства, однако достаточно точно выполняют задания, связанные с манипуляциями этими «неопознанными» объектами.

Подобные различия функций двух потоков были получены и в психофизических экспериментах (Bridgeman et al., 1981; Bridgeman et al., 1997; Servos et al., 2000; Lee, Donkelaar van, 2002), показавших различия в восприятии отдельных качеств объектов (направления движения, локализации и размера стимула) при вербальной и двигательной реакции наблюдателя. Например, если в качестве стимулов использовались зрительные иллюзии, то вербальная оценка была подвержена иллюзорному эффекту, а моторная реакция — индифферентна к нему.

Рассмотренные исследования показали, что когнитивная и двигательная активность формируются по разным правилам и реализуются различными физиологическими структурами головного мозга. Следует отметить, что разделение процессов переработки информации на две подсистемы является достаточно условным, поскольку в ряде экспериментов было показано, что некоторые функции, свойственные вентральной системе, выполняются и дорсальной системой, и наоборот (Binsted et al., 2001; Franz et al., 2003). Возможно, функции вентральной и дорсальной систем не строго разделены в соответствии с жесткой схемой «либо вентральная — либо дорсальная». Следует предположить, что процессы, протекающие в зрительной системе при обработке информации, не могут быть независимыми и жестко фиксированными, они, скорее всего, взаимодействуют, взаимно дополняют друг друга. Эти вопросы требуют дальнейших теоретических разработок и экспериментальных исследований с использованием новейших технологий.

Исследования взаимодействия зрительного восприятия и моторной активности при использовании технологии виртуальной реальности: перспективы научных исследований

Новые возможности для исследования взаимодействия восприятия и действия предоставляет технология виртуальной реальности, которая позволяет субъекту, с одной стороны, наблюдать сложные виртуальные зрительные сцены, а с другой — свободно перемещаться в реальной среде. В последнее время появились работы (Chaudhury, et al., 2004), в которых взаимодействия вентральной и дорсальной систем исследуются при помощи технологии виртуальной реальности. Ее использование позволяет расширить круг исследовательских задач и активизировать поиск новых методик, позволяющих осуществлять регистрацию поведенческих, вербальных и физиологических реакций в сложной виртуальной среде. В настоящее время на факультете психологии МГУ имени М.В. Ломоносова активно разрабатывается метод, основанный на комбинации классических методик экспериментальной психологии с современными технологиями ВР. В качестве классических методик использовались такие методики, как тахистоскопическое (кратковременное) предъявление стимулов, метод изменения соотношения шум / сигнал, метод маскирования и т.д. В результате их использования получали ухудшение параметров когнитивных функций (объема памяти, параметров восприятия и внимания) в зависимости от «зашумленности» в пространстве или от кратковременности стимуляции.

Традиционно в таких исследованиях стимуляция предъявлялась на экране двумерного монитора. Испытуемый при этом должен был ответить на вопросы: «был стимул или нет», «отличается один стимул от другого или нет» и т.д. К сожалению, результаты такого типа исследований не позволяют прогнозировать ответы наблюдателя реальных сцен, поскольку в реальных ситуациях мы имеем дело с гораздо более сложными сценами, в которых требуется решать разнообразные поведенческие задания. Такие задания требуют не простых ответов типа вышеназванных, а выполнения определенных действий, согласованных со сложной когнитивной задачей (запомнить определенные виртуальные объекты на пути следования, обойти все стимулы и найти среди них нужный). Это означает, что помимо классических когнитивных задач на опознание в экспериментальную ситуацию надо включать сопутствующие задания на пространственную ориентацию, отвлеченность внимания на нецелевые стимулы, формирование когнитивной карты окружающей среды.

Разработка такой методики, при помощи которой можно было бы симулировать разнообразные виртуальные сцены, требующие решения когнитивных задач, сопровождаемых моторной активностью, является актуальной и востребованной. Без этого невозможно, например, нормальное развитие таких областей психологической науки, как транспортная психология, спортивная психология. Разработка такого типа методик стала реальной благодаря появлению новейшей технологии виртуальной реальности, которая позволяет не только формировать более реалистичные 3D-стимулы, но обеспечивает испытуемому большую мобильность для решения задач. В основе предлагаемого метода лежат следующие методические приемы организации стимульного материала и действий испытуемого. Испытуемый инструктирован на выполнение сложной когнитивной задачи (например, запоминание «виртуальных» объектов, нахождение «спрятанных» объектов) при прохождении через «3D-виртуальный лабиринт», предъявляемый либо с помощью шлема ВР, либо в комнате виртуальной реальности типа CAVE. Выполнение любой когнитивной задачи может усложняться введением ряда стрессообразующих факторов, которые приводят к увеличению времени ее выполнения. Например, в качестве таких факторов могут выступать наличие «провала» на пути виртуального следования, появление пугающих виртуальных объектов, включение неприятных звуковых сигналов.

Выполнение задачи происходит последовательно в двух разных экспериментальных ситуациях пассивного / активного прохождения через лабиринт. В ситуации пассивного прохождения (ПП) испытуемый выполняет задачу без каких-либо собственных движений. В ситуации же активного прохождения (АП) решение задачи сопровождается собственной моторной активностью, которая уподобляется / не уподобляется зрительной стимуляции. Например, экспериментальная ситуация для АП случая может моделироваться в двух вариантах: в первом моторные действия испытуемого согласованы с пространственной структурой виртуального лабиринта (его движения повторяют повороты в лабиринте), а во втором — не согласованы (т.е. он должен осуществлять движения, противоположенные поворотам лабиринта). В последнем случае испытуемый должен в процессе тренировок преодолеть такую «несогласованность» путем формирования соответствующего зрительно-моторного навыка.

В результате прохождения виртуального лабиринта могут фиксироваться следующие параметры: прошел / не прошел лабиринт, общее время его прохождения, время нахождения испытуемого в каждой комнате, паттерн пути прохождения лабиринта, регистрация выполнения его действий (кликнул или нет мышкой по нужному объекту). Все виды активности испытуемого в обеих ситуациях (ПН, АП) сопровождаются регистрацией электроэнцефалограммы, кожно-гальванической реакции, электрокардиограммы, фотоплетизмограммы и миограммы. Предполагается, что в ситуации ПП его когнитивные процессы (восприятие, память, мышление) доминируют над предельно редуцированной собственной моторной активностью. В ситуации же АП когнитивная деятельность субъекта дополняется собственной моторной активностью в виде целенаправленных двигательных актов, при этом степень взаимодействия когнитивных процессов с моторной активностью может регулироваться при помощи «рассогласования» зрительного и моторного компонента. Как результат взаимодействие когнитивных процессов и действий может привести к существенному изменению эффективности решения задачи.

Предлагаемый метод позволяет проводить многофакторные психологические и психофизиологические эксперименты для исследования:

1. взаимодействия между когнитивными процессами (восприятие, память, мышление) и поведенческими актами (действиями);
2. влияния степени и форм двигательно-когнитивной кооперации на успешность выполнения субъектом различных видов практической деятельности;
3. специфики активности мозга и вегетативной нервной системы в условиях реального целенаправленного поведения.

Данный метод может оказаться эффективным для таких областей прикладной психологии, как спортивная и транспортная психология, инженерная психология и психология безопасности.

Заключение

1. Виртуальная реальность становится новым эффективным методом исследования в экспериментальной психологии и, как можно ожидать, это может привести к пересмотру категориального аппарата психологической науки. Поэтому для развития и внедрения этой уникальной новейшей технологии в теорию и практику экспериментальной психологии необходимы систематические исследования, касающиеся таких важных вопросов, как методология, этические нормы, техническое оснащение.
2. Анализ технологии виртуальной реальности свидетельствует о том, что она обладает целым рядом методологических особенностей, отличающих ее от методов традиционного психологического лабораторного эксперимента. Одни особенности методов ВР могут быть оценены как «преимущества» перед методами классической экспериментальной психологии, а другие — как новые проблемы, требующие специального, в том числе и методологического, анализа.
3. Экспериментальные исследования, проведенные при помощи технологии ВР, свидетельствуют о том, что она может использоваться как эффективное средство в психотерапии и психологической реабилитации, а также для решения задач организационной психологии, спортивной психологии и психологии безопасности.
4. Особое место в системах ВР отводится психофизиологии. С одной стороны, использование психофизиологических показателей позволяет объективно оценить степень погружения человека в виртуальный мир и уровень адаптации к нему. С другой стороны, технологии ВР открывают перед психофизиологией новые возможности в исследовании взаимоотношений между душой и телом, мозгом и психикой.
5. Технология виртуальной реальности предоставляет уникальные возможности для решения новых задач в инновационном образовании высшей школы. На факультете психологии МГУ имени М.В. Ломоносова предполагается развитие таких новых направлений обучения, как организация видеоконференций, создание банка лекций для дистанционного обучения, создание виртуальных классических экспериментов.
6. Технологии ВР могут быть эффективно использованы для изучения взаимодействия когнитивных процессов и двигательной активности в процессах зрительного восприятия в рамках подхода, называемого «активное восприятие». Разрабатываемый в МГУ имени М.В. Ломоносова метод изучения такого взаимодействия основан на комбинации современных технологий ВР с классическими методиками экспериментальной психологии. Реализация метода позволит исследовать взаимодействия между когнитивными процессами и поведенческими актами, оценивать влияние двигательно-когнитивной кооперации на успешность выполнения различных задач, а также изучать специфику активности мозга и вегетативной нервной системы в условиях реального целенаправленного поведения.

Список литературы

1. Александров Ю.И. Системная психофизиология // Основы психофизиологии. — М., 1998.
2. Анохин П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. — M., 1968.
3. Антонова О.А., Соловьев С.В. Теория и практика виртуальной реальности. Логико-философский анализ. — СПб, 2009.
4. Величковский Б.М. Искра психологии: новые области прикладных психологических исследований // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 14. Психология. — 2007. — №1. — С. 57-72.
5. Величковский Б.М. Успехи когнитивных наук // В мире науки. — 2003. — №12. — С. 86-93.
6. Величковский Б.М., Хансен Дж. П. Новые технологические окна в психику: взаимодействие человек — компьютер может полнее использовать возможности глаз и мозга // Виртуальная реальность в психологии и искусственном интеллекте / Сост. Н.В. Чудова. — М., 1998. — С. 45-59.
7. Войскунский А.Е. Представление о виртуальных реальностях в современном гуманитарном знании // Voyskunskiy A.E. (ed.). Sozial’nye i psikhologicheskie posledstviya primeneniya informatsionnykh tekhnologiy. — M., 2001.
8. Войскунский А.Е., Меньшикова Г.Я. О применении систем виртуальной реальности в психологии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 14. Психология. — 2008. — №1. — С. 22-36.
9. Войскунский А.Е., Смыслова О.В. Психологическое применение систем виртуальной реальности // Интернет и современное общество. Труды IX Всероссийской объединенной конференции, 2006. — www.conf.infosoc.ru/2006/thes/Voisk&Smyslova.pdf
10. Гибсон Дж. Экологический подход к зрительному восприятию. — М., 1988.
11. Грегори Р. Л. Глаз и мозг. — М., 1970.
12. Дорохов В.Б. Технологии «виртуальной реальности» и нейронауки. — 2006. — psychosphera.boom.ru/Public/Kirov/dorochov1.htm
13. Захаревич В., Сурженко И., Супрунов В., Шаповал В. Исследование психофизиологической деятельности оператора в среде виртуальной реальности // Международная конференция Graphicon. — Нижний Новгород, 2001. — http://www.graphicon.ru
14. Игнатьев М.Б., Никитина А.В., Войскунский А.Е. Архитектура виртуальных миров. — СПб, 2009.
15. Леонтьев А.Н. Деятельность, сознание, личность. — М., 1975.
16. Леонтьев А.Н. Лекции по общей психологии. — M., 2000.
17. Маньковская Н.Б., Бычков В.В. Виртуальность в пространствах современного искусства // Сборник научно-популярных знаний победителей конкурса РФФИ. — 2007. — №10. — С. 374-380.
18. Найссер У. Познание и реальность. — М., 1981.
19. Носов Н.А. Виртуальная психология. — М., 2000.
20. Носов Н.А. Виртуальный человек. Очерки по виртуальной психологии детства. — М., 1997.
21. Пицхелаури Д.И., Галатенко В.В., Баяковский Ю.М., Самборский Д.Я. Виртуальные нейрохирургические операции. — 2008.
22. Пуанкаре А. О науке. — М., 1990.
23. Россохин А.В. Виртуальное счастье или виртуальная зависимость (опыт психологического анализа) // Виртуальная реальность в психологии и искусственном интеллекте / Сост. Чудова Н.В. — M., 1998. — С. 247-255.
24. Руднев В.П. Прочь от реальности: исследования по философии текста. — M., 2000.
25. Руднев В.П. Энциклопедический словарь культуры XX века. — M., 2001.
26. Селисская М.А., Войскунский А.Е., Игнатьев М.Б., Никитин А.В. Применение виртуальной реальности в качестве психотерапевтического средства для помощи страдающим от психологических фобий. Проект исследования // Технологии информационного общества — Интернет и современное общество: Труды VII Всероссийской объединенной конференции (10-12 ноября 2004 г.). — СПб, 2004.
27. Спиридонов В.Ф. Психологический анализ виртуальной реальности // Виртуальная реальность в психологии и искусственном интеллекте / Сост. Чудова Н.В. — М., 1998. — С. 173-186.
28. Форман Н., Вильсон П. Использование виртуальной реальности в психологических исследованиях // Психологический журнал. — 1997. — Т. 17. — №2. — С. 64-72.
29. Хоффман X. Целительная виртуальная реальность // В мире науки. — 2004. — №11. — С. 36-43.
30. Черниговская Т.В. Полифония мозга и виртуальная реальность // Виртуальная реальность в психологии и искусственном интеллекте / Сост. Чудова Н.В. — M., 1987. — С. 27-43.
31. Astur R.S., Germain S.A., Baker E.K., Calhoun V., Pearlson G.D., Constable R.T. fMRI hippocampal activity during a virtualradial arm maze // Applied Psychophysiology and Biofeedback. — 2005. Vol. 30. — Р. 307—317.
32. Attree E.A., Rose F.D., Brooks B.M. Virtual reality applications in the clinical neurosciences // Advances in Clinical Neurosciences. — 1998. — Vol. 18. — Р. 99-110.
33. Baumgartner Th., Speck D., Wettstein D., Masnari O., Beeli G., Jancke L. Feeling present in arousing virtual reality worlds: prefrontal brain regions differentially orchestrate presence experience in adults and children // Frontiers in Human Neuroscience. — 2008. — Vol. 2. — www.frontiersin.org
34. Bayliss J.D., Ballard D.H. The effects of eye tracking in a VR helmet on EEG recordings. Technical report: TR 685. University of Rochester. — N.Y., USA, 1998.
35. Bente G., Eschenburg F., Kraemer N.Q (2007). Virtual Gaze. A pilot study on the effects of computer simulated Gaze in Avatar-based conversations. Virtual Reality: Proceedings of 12th human-computer interaction International conference (22—27 July 2007, Beijing, China). In: Lecture Notes in Computer Science, 4563.
36. Binsted G., Chua R., Helsen W., Elliott D. Eye-hand coordination in goal-directed aiming // Human Movement Science. — 2001. — Vol. 20. — Р 563—585.
37. Bricken M. Virtual reality learning environments: Potentials and challenges // Computer Graphics. — 1991. — Vol. 25. — №3. Р. 178—184.
38. Bridgeman B., Peery S., Anand S. Interaction of cognitive and sensorimotor maps of visual space // Perception & Psychophysics — 1997. —Vol. 59. — №3. — Р. 456—469.
39. Bordnick P.S., Traylor A.C., Graap K.M. Copp, Hilary L., Brooks J. Virtual Reality Cue Reactivity Assessment: A Case Study in a Teen Smoker // Applied Psychophysiology and Biofeedback. — 2005. — Vol. 30. — Р 187—193.
40. Brockman J.D. Encounters with the cyber elite. — San Francisco: Hardwired Books. — 1996. — http://www.edge.org/documents/ digerati/Lanier.html
41. Brooks B.M., Attree E.A., Rose F.D. An evaluation of virtual environments in neurological rehabilitation // Proceedings of the British Psychological Society. — 1997. Vol. 5. — Р. 121.
42. Bullinger A.H., Hemmeter U.M., Stefani O. Angehrn I., Mueller-Spahn F., Bekiaris E., Wiederhold B.K., Sulzenbacher H., Mager R. Stimulation of Cortisol During Mental Task Performance in a Provocative Virtual Environment // Appl. Psychophysiol Biofeedback. — 2005. — Vol. 30. — Р. 205—216.
43. Calhoun V.D., Carvalho K., Astur R. Using Virtual Reality to Study Alcohol Intoxication Effects on the Neural Correlates of Simulated Driving // Applied Psychophysiology and Biofeedback. — 2005. — Vol. 30. — Р. 285—306.
44. Chastikov A. Arkhitektury komp’yuternogo mira [Architectures of computer world]. — Sankt-Petersburg: BHV-Peterburg, 2002.
45. Chau T., Eaton C., Lamont A., Schwellnus H., Tam C. Augmented environments for paediatric rehabilitation // In: A. Pruski, H. Knops (eds.). Assistive technologies — from virtuality to reality. — IOS Press, 2005 — P. 550—554.
46. Chaudhury S., Eisinger J. M., Hao L., Hicks J., Chivukula R., Turano K.A. Visual illusion in virtual world alters women’s target-directed walking // Exp. Brain Res. — 2004. — Vol. 159. №3. — Р. 360—369.
47. Chernigovskaya T.V. Polifoniya mozga i virtual’naya real’nost’ [Polyphony of brain and virtual reality] // In: Chudova N.V. (ed.). Virtual’naya real’nost’ v psikhologii i iskusstvennom intellekte. — Moskva, 1998.
48. Christensen G.E., Miller M.I., Vannier M.W., Grenander U. Individualizing neuro-anatomical atlases using a massively parallel computer // IEEE Computer. — 1996. — Vol. 29. — №1. — Р. 32-38
49. Costantini M., Haggard P. The rubber hand illusion: Sensitivity and reference frame for body ownership // Consciousness and Cognition. — 2007. Vol.16. — №2. — Р. 229-240.
50. Cornwell B.R., Johnson L., Berardi L., Grillon C. Anticipation of Public Speaking in Virtual Reality Reveals a Relationship and Startle Reactivity // Biol. Psychiatry. — 2006. Vol. 59. — Р. 664—666.
51. Cote S., Bouchard St. Documenting the efficacy of virtual reality exposure with pchophysiological and information processing measures // Applied Psychophysiology and Biofeedback. — 2005. — Vol. 30. — №3. — Р. 217-232.
52. Cromby J., Standen P., Brown D. Using virtual environments in special education // VR in the Schools. — 1995. — №1. — Р. 1-4.
53. Dede C., Salzman M., Loftin R. B., Ash K. Using virtual reality technology to convey abstract scientific concepts // Jacobson M.J., Kozma R.B. (eds.). Learning the sciences of the 21st Century: Research, design and implementing advanced technology learning environments. — Lawrence Erlbaum, 1997.
54. Dede C. Virtual reality in education: Promise and reality panel statement // In: Proceedings IEEE virtual reality annual international Symposium (VRAIS ’98). — Atlanta, USA, — P. 208.
55. Ducheneaut N., Yee N., Nickell E., Moore R.J. (2006). Alone Together? Exploring the Social Dynamics of Massively Multiplayer Games // Human Factors in Computing Systems CHI 2006 Conference Proceedings. April 22-27, Montreal, PQ, Canada. P. 407-416.
56. Ehrsson H.H. The Experimental induction of out-of-body experiences // Science. — 2007. — Vol. 317. — Р. 1048
57. Ehrsson H.H. How many arms make a pair? Perceptual illusion of having an additional limb // Perception. — 2009. — Vol. 38. — №2. — Р. 310-312.
58. Ehrsson H.H., Rosen B., Stockselius A., Ragno C., Kohler P., Lundborh G. Upper limb amputees can be induced to experience a rubber hand as their own // Brain. — 2008.Vol. 131. — №12. — Р. 3443-3452. — brain.oxfordjournals.org/cgi/reprint/ awn297v1.pdf
59. Fallman D., Backman A., Holmlund K. VR in education: An introduction to multisensory constructivist learning environments. universitets pedagogik konferens. — Umea universitet, 18-19 Februari, 1999. — daniel.fallman.org/resources/papers/Fallman_VRIE.pdf
60. Franz V. H., Bulthoff H. H., Fahle M. Grasp effects of the Ebbinghaus illusion: Obstacle avoidance is not the explanation // Exp Brain Res. — 2003. — Vol. 149. — Р. 470-477.
61. Galimberti C., Belloni C., Cantamesse M., Cattaneo A., Gatti F., Grassi M., Menti L. The development of an integrated psychosocial approach to effective usability of 3D virtual environments for cybertherapy // Psychology journal. — 2006. — Vol. 14. — №2. — Р. 129—144.
62. James T.W., Humphrey G.K., Gati J.S., Menon R.S., Goodale M.A. Differential effects of viewpoint on object-driven activation in dorsal and ventral streams // Neuron. — 2002. — Vbl. 35. — №4. — Р. 793-801.
63. Kaufmann H., Steinbugl K., Dunser A., Gluck J. Improving spatial abilities by geometry education in augmented reality. — Application and Evaluation Design. VRIC Laval Virtual, 2005. Proceedings. — P. 25-34.
64. Kaufmann H., Csisinko M., Totter A. Long distance distribution of educational augmented reality applications eurogr-aphics’06 (Educational Papers). — Vienna, Austria, 2006. — P. 23-33.
65. Kaufmann H., Dunser A. Summary of usability evaluations of an educational augmented reality application // In: Shumaker R. (ed.). Virtual reality, HCI International conference. — HCII 2007. — Vol. 14. — Springer-Verlag Berlin Heidelberg. P. 660-669.
66. Khan, Yasir, Xu, Zhijie, Stigant, Mark (2003). Virtual reality for Neuropsychological diagnosis and rehabilitation: A Survey // In: Proceedings of the Seventh International Conference on Information Visualization. IEEE Computer Society, Washington DC, USA. — P. 158—163.
67. Kim Y., Kim H.J., Ko H.D., Kim H.T. Psychophysiological changes by navigation in virtual reality // Engineering in Medicine and Biology Society, Proceedings of the 23rd Annual International Conference of the IEEE. — 2001. — 4. — P. 3773-3776.
68. Lee J.-H., Donkelaar van P. Dorsal and ventral visual stream contributions to perception-action interactions during pointing // Exp. Brain Res. — 2002. — Vol. 143. — Р. 440-446.
69. Meehan M., Insko B., Whitton M., Brooks Jr.F. Physiological Measures of Presence in Stressful Virtual Environments // ACM Transact. Graph. — 2002. — Vol. 21. — №3. Р. 645—652.
70. Mertens R., Allen J.B. The role of psychophysiology in forensic assessments: Deception detection, ERP’s, and virtual reality mock crime scenarios // Psychophysiology. 2008. — Vol. 45. — №2. — Р. 286—298.
71. Morganti F., Gaggioli A., Castelnuovo G., Bulla D., Vettorello M., Riva G. The use of technology supported mental imagery in neurological rehabilitation: a research protocol // Cyberpsychology & Behavior. — 2003. — Vol. 6. №4. — Р 421—442.
72. Muhlberger A., BulthoffH.H., Wiedemann G., Pauli P. Virtual reality for the psychophysiological assessment of phobic fear: Responses during virtual tunnel driving // Psychological Assessment. — 2007. — Vol. 19. Р. 340-346.
73. Milner A. D., GoodaleM. A. The visual brain in action. — Oxford, England UK: Oxford University Press, 1995.
74. Nicolis G., Prigogine I. Exploring Complexity. An introduction. — Freeman W.H. & Co. N.Y., 1989.
75. Nicholls J.G., Martin A.R., Wallace B.G., Fuchs P.A. From neuron to brain. — Sinauer Assoc., Inc. Publishers. Sunderland, Massachusetts. USA, 2001.
76. Norman D.A. The design of everyday things. N.Y.: Doubleday, 1988.
77. Norman J. Two visual systems and two theories of perception: an attempt to reconcile the constructivist and ecological approaches // Behavioral and brain sciences. — 2002. — Vol. 25. — №1. — Р. 73-96.
78. Optale G., Capodieci S., Pinelli P., Zara D., Gamberini L., Riva G. Music-enhanced immersive virtual reality in the rehabilitation of memory-related cognitive processes and functional abilities: A case report // Presence. 2001. — Vol. 10. — Р. 450—462.
79. Panteli N., Dawson P. Video conferencing meetings: changing patterns of business communication // New Technology, Work and Employment. — 2001. — Vol. 16. — №2. Р. 88—99.
80. Parsons T.D., Iye, A., Cosand L., Courtney C., Rizzo A.A. Neurocognitive and psychoph-ysiological analysis of human perfomance within virtual reality environments // In: Westwood J.D. et al. (eds.). Medicine meets virtual reality. — 2009. — P. 247-252.
81. Petkova V.I., Ehrsson H.H. If I Were you: Perceptual illusion of body swapping // PLoS ONE. — 2008. — Vol. 3. — №12. — www.plosone.org/article/info:doi%2F10. 1371%2Fjournal.pone.0003832
82. Petkova V.I., Ehrsson H.H. When right feels left: Referral of touch and ownership between the hands // PLoS ONE. — 2009. — Vol. 4. — №9. — http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0006933
83. Provenzo E.F. Video Kids: Making sense of Nintendo. — Cambridge, MA: Harvard University Press, 1991.
84. Prigogine I., Stengers I. Order out of Chaos: Man’s new dialogue with nature. — Flamingo, 1984.
85. Pugnetti L., Meehan M., Mendozzi M. Psychophysiological correlates of virtual reality: A review // Presence. Teleoperators and Virtual Environments. — 2001. — Vol. 10. №4. — Р. 384-400.
86. Reddy M., Watson B., Walker N., Hodges L.F. Managing level of detail in virtual environments — A perceptual framework // Presence-Teleoperators and Virtual Environment. 1997. — Vol. 6. — №6. — Р 59—63.
87. Roussou M., Efraimoglou D. High-end interactive media in the museum // In: Computer Graphics, ACM SIGGRAPH, — P. 59-62.
88. Riva G. Virtual reality // M. Akay (ed.). Wiley encyclopedia of biomedical engineering. — N.Y., 2006.
89. Rizzo A., Buckwalter J.G., Zaag van der C. Virtual Environment Applications in Clinical neuropsychology // K. Stanney (ed.). The Virtual Environments Handbook. — N.Y., 2002.
90. Rock I. Perception. — New York: Scientific American Library, 1995.
91. Sanchez J., Lumbreras M. Usability and cognitive impact of the interaction with 3D virtual interactive acoustic environments by blind children // In: Proc. 3rd Intl Conf. Disability, Virtual Reality and Assoc. Tech. — Alghero, Italy, 2000. — P. 67-73.
92. Sanchez A., Barreiro J.M., Majojo V. Embodying cognition: a proposal for visualizing mental representations in virtual environments // In: Proc. 3rd Intl Conf. Disability, Virtual Reality and Assoc. Tech. — Alghero, Italy, 2000. — P. 319-326.
93. Schneider G. E. (1969). Two visual systems // Science. — 1969. — Vol. 163. — №3870. — Р. 895-902.
94. Schultheis M.T., Himelstein J., Rizzo A.R. Virtual Reality and Neuropsychology // J. of Head Trauma Rehabilitation. — 2002. — Vol. 17. — №5. — Р 378—394.
95. Servos P., Carnahan H., Fedwick J. The visuomotor system resists the horizontal-vertical illusion // Journal of Motor Behavior. 2000. — Vol. 32. — Р. 400-404.
96. Sik Lanyi C., Geiszt Z., Karolyi P., Tilingerand A., Magyar V. Virtual reality in special needs early education // The International Journal of Virtual Reality. — 2006. — Vol. 5. — №4. — Р. 55-68.
97. Slater M., Wilbur S. A Framework for immersive virtual environments (FIVE): Speculations on the role of presence in virtual environments // PRESENCE. — 1997. — Vol. 6. — №6. — Р. 603-616.
98. Slater M., Antley A., Davison A., Swapp D., Guger C., Barker C., Pistrang N., Sanchez-Vives M.V. A virtual reprise of the Stanley Milgram obedience experiments // PLoS ONE. — 2006. — Vol. 1. — №1. — P. 39.
99. Smith S.U.M. Biology of Sensory Systems. J. Wiley & Sons, LTD, 2000.
100. Stanton D., Wilson P., Foreman N., Duffy H. Virtual environments as spatial training aids for children and adults with physical disabilities // In: Proc. 3rd Intl Conf. Disability, Virtual Reality and Assoc. Tech. — Alghero, Italy, 2000. — P. 123-128.
101. Velichkovsky B.M. Communicating attention: Gaze position transfer in cooperative problem solving // Pragmatics and Cognition. 1995. — Vol. 3. — №2. — Р. 199—222.
102. Ungerleider L.G., Mishkin M. Two cortical visual systems // In: D.J. Ingle, M.A. Goodale (eds.). Mansfield analysis of visual behavior. Cambridge, MA: MIT Press, 1982.
103. Walshe D.G., Lewis E.J., Kim S.I., O’Sallivan K., Wiederhold B.K. Exploring the use of computer games and virtual reality in exposure therapy for fear of driving following a motor vehicle accident // CyberPsychology & Behavior. — 2003. — Vol. 6. — №3. — Р. 329-334.
104. Whitton M.C. Making virtual environments compelling // Communications of ACM. — 2003. — Vol. 46. — №7. — Р. 40—46.
105. Wiederhold B.K., Rizzo A. Virtual reality and applied psychophysiology // Applied Psychophysiology and Biofeedback. — 2005. Vol.30. — №3. — Р. 183-185.
106. Wilhelm F.W., Pfaltz M.C., Gross J.J., Mauss I.B., Kim S.I., Wiederhold B.K. Mechanisms of virtual reality exposure therapy: The role of the behavioral activation and behavioral inhibition systems // Applied Psychophysiology and BiofeedbacK. — 2005. Vol. 30. — Р. 271-284.
107. Yee N. Psychological research in virtual worlds. — 2007. — bps-research-digest.blogspot.com/2007/06/psychological-research-in-virtual.html
108. Zhu Y., Belkasim S. A 3D Reconstruction algorithm based on 3d deformable atlas // Proceedings of the Third International Conference on Information Technology and Applications (ICITA’05), IEEE Computer Society, 2005. — P. 607-612.

Работа поддержана грантом «Разработка инновационных методов научно-исследовательской, образовательной и практической деятельности психолога с применением технологий виртуальной реальности» в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 годы.

Источник: Зинченко Ю.П., Меньшикова Г.Я., Баяковский Ю.М., Черноризов А.М., Войскунский А.Е. Технологии виртуальной реальности: методологические аспекты, достижения и перспективы // Национальный психологический журнал. 2010. №1(3). С. 54–62; №2(4), С. 64–71.

Больше про эволюцию VR-технологий, конкретные эксперименты учёных можно узнать в статьях:

• VR-технологии в медицине, психотерапии, экспериментальной психологии
• О лаборатории «Восприятие» и прогнозах развития VR-технологий
• Технологии VR и терапия фобических расстройств