Почувствовать виртуальный мир прямо в МРТ

Южнокорейские инженеры и нейробиологи создали устройство, которое позволяет одновременно давать пользователю виртуальной реальности тактильные ощущения и сканировать его мозг в МРТ. С помощью нового прибора ученым удалось впервые количественно оценить «погружение» в виртуальную реальность не через опросник, а напрямую – по активности мозга. Оказалось, что когда человек чувствует прикосновение в виртуальном мире, в его мозге включаются совсем другие зоны, чем без тактильных ощущений. Работа опубликована в журнале PLOS One.

Эффект погружения исследуется с помощью совместимого с фМРТ многопальцевого тактильного дисплея. Credit: Joonsub Byun et al. / PLOS One 2026

Виртуальная реальность сегодня применяется в медицине, образовании и даже военной подготовке, но главная ее слабость в том, что пользователь не чувствует тактильных ощущений. Он видит виртуальный предмет, слышит звуки, но не ощущает ни его формы, ни сопротивления. Хотя добавление тактильного отклика резко повышает ощущение присутствия в виртуальном мире. 

До сих пор его измеряли с помощью анкет. Участник описывал, насколько реальным казался ему виртуальный опыт. Но анкеты субъективны и не отражают происходящего в реальном времени. Функциональная МРТ (фМРТ) – метод, фиксирующий активность разных участков мозга по изменению кровотока, и она в целом довольно давно могла бы дать объективный ответ. Но проблема в том, что МРТ имеет сильное магнитное поле, не совместимое с металлическими предметами, а все существующие тактильные устройства для рук построены на электромоторах или металлических деталях и для МРТ не приспособлены.

Исследователи из POSTECH разработали ручной тактильный дисплей, в котором вместо электромоторов используются пневматические цилиндры – миниатюрные устройства из акрила и силикона, давящие на пальцы сжатым воздухом. Воздух подается по длинным трубкам от компрессора, стоящего за 7 метров от МРТ-аппарата. Четыре цилиндра, по одному на каждый палец от указательного до мизинца, собраны в корпус весом около 60 г. Каждый создает усилие от 1 до 10 ньютонов, примерно как если бы кто-то аккуратно, но ощутимо надавил на кончик пальца. За более чем 30 часов работы внутри МРТ прибор при тестировании не вызвал ни одного инцидента и не испортил ни одного снимка.

Для эксперимента авторы создали виртуальную сцену, в которой участник играл на трубе-пикколо. Над лежащим в сканере человеком висел монитор, звук подавался через пневматические наушники, а пальцы нажимали на клапаны виртуального инструмента с тактильным сопротивлением. Нужные клапаны подсвечивались красным, оставалось только нажимать в нужный момент. 

В первом эксперименте на 13 добровольцах сравнивали два варианта: с тактильным дисплеем, где ощущалось реальное сопротивление пальцами, и с обычной сенсорной перчаткой, которая отслеживала движения, но никакого давления не создавала. Во втором эксперименте на 7 участниках сравнивали синхронный тактильный отклик – давление на палец в момент нажатия – и рассинхронизированный с задержкой в полсекунды.

Разница между тактильным дисплеем и простой перчаткой проявилась прежде всего в зоне коры, обрабатывающей ощущения от пальцев. С тактильным устройством она активировалась значительно сильнее с обеих сторон мозга. Но более интересной оказалась картина при сравнении синхронного и рассинхронизированного отклика. Когда тактильные ощущения точно совпадали по времени с тем, что участник видел и слышал, дополнительно активировались мозжечок, веретенообразная и парагиппокампальная извилины, а также островковая кора. 

Мозжечок связан с предсказанием и контролем движений – ему важно, что ощущение от нажатия приходит именно тогда, когда нужно. Веретенообразная и парагиппокампальная зоны участвуют в объединении информации от разных органов чувств в единый образ, они «склеивают» звук, картинку и прикосновение в одно переживание. Островковая кора, в свою очередь, связана с ощущением контроля над своими действиями и с чувством присутствия – ее активация в других исследованиях коррелировала с субъективным ощущением «я здесь и я это делаю».

Иными словами, тактильный отклик сам по себе задействует сенсорные зоны мозга, что ожидаемо. Но синхронный тактильный отклик делает нечто большее. Он запускает сеть, объединяющую разные виды информации в единую картину реальности – как раз то, что мы называем погружением.

Главная слабость работы – маленькие выборки. Статистический порог использовался без строгой поправки на множественные сравнения, что повышает риск случайных находок. Субъективные оценки погружения – анкеты – в эксперименте не собирались, поэтому прямой связи между наблюдаемой активностью мозга и тем, что чувствовали участники, пока нет. Задача с трубой, по признанию авторов, больше напоминала нажатие кнопок, чем настоящую игру, и не использовала возможности устройства в полной мере. 

Однако несмотря на предварительный характер результатов работа открывает новый подход к изучению виртуальной реальности. Вместо того чтобы спрашивать «вам было интересно?», можно смотреть прямо на то, что происходит в мозге, и объективно сравнивать устройства и сценарии по нейронным маркерам погружения.

Текст: Анна Хоружая

Exploring immersion through a fMRI-compatible multi-finger handheld haptic display by Joonsub Byun et al. in PLOS One (2026)

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0343297

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: neuronovosti.ru

Комментарии: