Disney Research Pioneers Новые рубежи с использованием виртуальной реальности

Источник: Nicescene / Shutterstock

Ученые из отдела исследований компании Walt Disney являются новаторскими новаторскими способами оптимизации координации рук и глаз, используя интерфейс виртуальной реальности (VR), чтобы поймать настоящий теннисный мяч. По данным Disney Research, динамическое взаимодействие с осязаемыми физическими объектами в виртуальной реальности значительно усиливает опыт VR. Эти результаты имеют множество потенциальных приложений для развлечений, игр, спортивных тренировок, а также будущего развития терапевтических вмешательств и учебных инструментов для виртуальной реальности, основанных на образовании.

Команда Disney Research из Günter Niemeyer и Matthew Pan представила свое первое в своем роде исследование «Ловля шаром в виртуальной реальности» на этой неделе на конференции IEEE Virtual Reality 2017 в Лос-Анджелесе. В заявлении Disney Research, старший научный сотрудник, Гюнтер Нимейер, сказал:

«Ловля и ощущение реального шара в вашей руке делает VR гораздо более богатым, более правдоподобным, более захватывающим, более интерактивным, более динамичным, более реальным. Захват мяча требует много скоординированных навыков, полученных с раннего детства, включая сильную координацию рук и глаз ».

Нимейер получил степень магистра и доктора философии. из Массачусетского технологического института (Массачусетский технологический институт) в области адаптивного управления роботами и двусторонней телеоперации. Его исследования в Disney продолжают изучать человеко-роботизированные взаимодействия и проприоцепцию в средах виртуальной реальности. ( Мозжечок играет центральную роль в координации бессознательных аспектов проприоцепции).

• Покупатели и продавцы
• Где психология бездушности, когда вам нужно?
• «Гей-капитал» и изменение восприятия гомосексуализма
• Время, затрачиваемое на сокращение промедления (и «Жесткая любовь» для прокрастинаторов)
• Старые собаки, новые трюки

В своем последнем эксперименте, использующем динамический VR, чтобы помочь участникам успешно поймать мяч, Нимейер и Мэтью Пан, сотрудник Disney Research и доктор философии. студент из Университета Британской Колумбии, впервые (впервые) показали, что координация рук и глаз, необходимая для захвата реального шара, возможна в виртуальной реальности.

Во время этого эксперимента Пан и Нимейер рассмотрели три различные ситуации с мячом. Интересно, что у участников исследования был 95-процентный показатель успеха, который ловил мяч во всех трех условиях VR. Фактически, способность системы VR прогнозировать полет теннисного мяча и помогать участнику в визуализации траектории шара дала зрелище практическое преимущество, недоступное в реальном мире. В заявлении, касающемся механики мозга, связанной с ловом мяча, Пан объяснил высокий уровень успеха:

«Самое очевидное объяснение состоит в том, что без информации о местонахождении шара зрелище должно полагаться на идентифицированную целевую точку, изменяя задачу от одного, требующего более высоких функций мозга, для оценки траектории к более простой, ориентированной на визу цели».

• Одиночество и рассечение
• A Выберите свой собственный путеводитель по строительным отношениям
• Почему у вас всегда есть комната для десерта?
• Noblesse Oblige в «Let Them Eat Cake» эпоха Nouveau Riche
• Как я могу чувствовать себя?

Примечательно, что предсказательная помощь визуализации VR улучшала чувства мяча, но также помогала точно настроить эффективную стратегию для ловли мяча в течение миллисекунд, фактически связанного с целью, как вы можете видеть в видео из лаборатории Disney Research ниже:

Ваш мозжечок – это место проприоцепции и координации рук и глаз, необходимое для того, чтобы выловить мяч

Новый Disney Research не погружается глубоко в неврологию своих достижений в ловля виртуальной реальности. Тем не менее, я много десятилетий изучал и писал о роли мозжечка (латынь для «маленького мозга») в оптимизации спортивных результатов и человеческого потенциала как на суде, так и вне его.

Основываясь на моем увлечении мозжечком, я был рад посмотреть на эксперимент «Ловля шара в виртуальной реальности» через объектив проприоцепции мозжечка, координацию рук и глаз и VOR. ( Мозговой мозг является сестринским словом к мозгу и означает «относящийся или находящийся в мозжечке»).

Мозжечок (латынь для «маленького мозга») в красном.

Источник: База данных по естественным наукам / Wikimedia Commons

Вестибуло-окулярный рефлекс (VOR) представляет собой автоматический рефлекс, который производит движение глаз в направлении, противоположном движению головы, при отслеживании цели или ловле мяча. VOR мозжечка позволяет кому-то сосредоточиться и отслеживать любой движущийся объект в спорте и жизни. Без системы VOR мозжечка вы не могли бы играть в координацию со стороны глаз или заниматься настоящим мячом в виртуальной реальности. Кроме того, наличие «глаза для мяча» является отражением надежной системы VOR.

Как я упоминал ранее, ваш мозжечок контролирует бессознательное проприоцепцию, необходимое для постоянного наблюдения за положением вашего тела в космосе. Он также организует точное время тонкоизмеримых мышечных движений, сравнивая скорость входящего объекта с положением вашего тела, конечностей, рук и т. Д. Это распространяется на использование миксера ловца, теннисной ракетки, бейсбольной биты или любого спортивного инвентаря чтобы попасть в мяч или хоккейную шайбу.

С эволюционной точки зрения, «слепота» способность мозжечка, как полагают, остается от наших рептильных корней. В наше время, слепой и прочный VOR позволяет хорошо обученному спортсмену отслеживать движущийся мяч или хоккейную шайбу с молниеносной скоростью. , , точно так же, как ящерица использует слепоту, чтобы мгновенно поймать муху своим языком.

Практика усиливает способности мозжечка спортсмена по всем направлениям. Годы практики, практики, практики – это то, как Babe Ruth усовершенствовал навыки мозжечка, необходимые для достижения ускоренного Curveball из парка. Подобно тому, как десятилетие практики позволяет Энди Роддику обслуживать турок в 155 миль в час, даже не видя теннисный мяч над его головой, поражая сладкое пятно своей ракетки.

Мозжечок позволяет спортсменам «видеть, не видя» и «Знать, не зная»,

Уэйн Гретцки классно сказал: «Хороший хоккеист играет там, где есть шайба. Большой хоккеист играет там, где будет шайба ». Это понимание затрагивает мозговую силу спортсмена, чтобы избежать« чрезмерного мышления », надеясь на его инстинкты кишки.

Мой покойный отец, Ричард Берленд, был моим главным тренером по теннису, когда я рос и в подростковом возрасте. Он также был нейробиологом, нейрохирургом и бывшим чемпионом по теннису, который включил его увлечение мозжечком, чтобы «знать, не зная», в его теннисный коучинг. Методы моего отца всегда напоминали мне об Оби-Ване Кеноби, пытающемся научить Люка Скайуокеру, как использовать световой меч с защитным щитом его шлема или доверять Силе , чтобы отключить компьютер управления в своем истребителе X-wing.

Когда я впервые увидел видеоролик Disney Research (выше), в котором участник исследования ловил теннисный мяч в виртуальном «щите», который блокировал его реальное видение, у меня были воспоминания о 1977 году, когда я был 11-летним начинающим теннисистом, который мечтал стать следующим Бьёрн Боргом. И кто был также одержим тем, как Люк Скайуокер использовал Силу таким образом, чтобы оптимизировать его интуицию и слепоту.

Как сказал Оби-Ван Кеноби в знаменитой «Звездной войне» ниже: «На этот раз отпустите свое сознательное я, Люк. И действуйте по инстинкту ». (Для справки: я отношусь к архетипическим урокам Джозефа Кэмпбелла« Путешествие героя » и « Сила мифа », заведомо вплетенные в повествования фильма« Звездные войны »Джорджа Лукаса за то, что они вдохновили меня сломать мировой рекорды Гиннеса и изучить« экстраординарные миры "как спортсмена с ультра-выносливостью. Затем возвращайтесь домой в« обычный мир », чтобы написать об уроках, которые я узнал о своих приключениях для основной аудитории в Путь спортсмена: пот и биология блаженства. )

Невольно, тренерский совет моего отца всегда отзывался о том, что Оби-Ван Кеноби в моих мыслях. В качестве примера, мой отец использовал для того, чтобы заставить меня практиковать свою теннисную службу бесконечно, нося ослепию. Практикуя мою подачу с эквивалентом щита удара Люка, укрепил мои способности мозжечка, чтобы знать, где мяч был без моих глаз.

Я, кстати, могу подтвердить, что мышечная память, содержащаяся в моем мозжечке от этих «слепых» упражнений, неизгладимо закодирована в моей мозговой нейронной схеме. Хотя я играю в теннис только раз в несколько лет в эти дни … после нескольких минут разогрева, я могу успешно подавать теннисный мяч с закрытыми глазами, хотя это были десятилетия с тех пор, как я регулярно тренировал эту тренировку с завязанными глазами.

Будучи тренером по теннису, основанным на нейробиологии, мой отец сказал бы эзотерические и потенциально несовместимые вещи, которые часто переходили мне в голову. Например, «Крис, подумайте о том, чтобы забивать и сжимать мышечную память, хранящуюся в клетках Пуркинье вашего мозжечка, с каждым ударом». К счастью, у моего отца было интеллектуальное смирение, чтобы объяснить, что он имел в виду, не заставив меня почувствовать себя «глупым шутником», когда я спрошу, с каким-то смущенным взглядом на лице: «О чем вы говорите?»

Тем не менее, в постоянной попытке сделать академический и мозговой язык моего отца более релевантным, я всегда представлял себе способы применить его нейрофизиологический совет, используя кинематографические визуализации или притворяясь, что я главный герой, идущий в той же обуви, что и мои кумиры.

«Из этого я абсолютно уверен. Стать нейрохирургом было прямым следствием моего взгляда на мяч ». Ричард Бергленд, MD

В колледже Ричард (Дик) Бергленд получил прозвище «легкое», основанное на его теннисной мастерстве и изяществе под давлением.

Источник: Предоставлено Kay Bergland

Будучи нейрохирургом, мой отец приписывал навыки мозжечка, которые он освоил на теннисном корте, в качестве навыка передачи, который он привез с собой в операционную. Он часто говорил: «Из этого я абсолютно уверен. Стать нейрохирургом было прямым следствием моего взгляда на мяч ».

Моему отцу, став хирургом-мозгом, было похоже на то, что он хорошо обученный спортсмен или мастер-скульптор. Он считал нейрохирургию гораздо более мозжечковым, чем церебральным. Фактически, мой папа сказал, что если он слишком много думал о том, что он делал в OR, он вытащил бы его из своего «проточного канала» и «в зоне». Это затрудняло опыт сверхтекучести и поддерживало благодать под давлением.

« Уничтожение » жесткого контроля исполнительных функций в его префронтальной коре представляет собой визуализацию и терминологию, которые мой отец заимствовал из «Евангелия релаксации» Уильяма Джеймса и поделился со мной как новичком, который помог мне научиться избегать «паралича путем анализа», в суде.

Мой папа знал по жизненному опыту, что «чрезмерное мышление» заставляло его напрягаться и задыхаться во время обоих матчей и высоких нейрохирургических процедур. Но через десятилетия практики он научил себя, как всем сердцем доверять мозговому зрению, «зная, не зная» навыков, проведенных в его мозжечке. При этом он стал начальником нейрохирургии в BIDMC медицинской школы Гарварда и других учебных больницах.

С точки зрения моей поп-культуры, я всегда переводил учебный язык моего отца в персонализированный объяснительный стиль, например, нажимать на «Силу» все, чтобы разблокировать мои префронтальные исполнительные функции и посадить себя в мозжечок. В моем воображении слова Мудрости Оби Вана Луке отразили совет моего отца, чтобы доверять памяти мышц, которую я «забил и подделал» в свой мозжечок через бесконечную практику, практику, практику.

Ежедневная практика оптимизирует функциональную связь вашего мозжечка и позволяет достичь максимальной производительности без чрезмерного вмешательства в мозговые нейронные схемы или слишком много думать. Конечно, в любое время, когда кто-то начинает переусердствовать на игровом поле или в теннисном корте, он или она, скорее всего, задохнется, пошатнется и бросит мяч. (Я написал об этом в блоге « Психология сегодня» , «Почему переизбыток приводит к тому, что спортсмены задыхаются?»)

«Представление» будущих приложений технологии виртуальной реальности

На протяжении десятилетий виртуальная реальность использовалась в летных тренажерах для обучения пилотов (таких как моя сестра, Сэнди Берленд, которая применила уроки мозжечка нашего отца, чтобы стать пилотом Boeing 777 для FedEx), как решить проблему и получить изящество под давлением в жара момента во время аварийных ситуаций наихудшего сценария.

Опять-таки, заниженная стоимость технологии VR заключается в том, что она автоматически задействует проприоцептивные аспекты мозжечка, что позволяет кому-то функционировать на «автопилоте» с использованием хорошо обученной неявной памяти, одновременно освобождая мозговую рабочую память для эффективного решения проблемы.

Очевидно, склонность Уолта Диснея к объединению творчества и инноваций процветает в Disney Research. Что касается «воображения» (термин, который отец Диснея придумал, чтобы представить смесь воображения и техники), будущие применения технологий VR, которые могли бы действительно улучшить жизнь людей, возможности кажутся безграничными.

«Поскольку системы виртуальной реальности становятся все более распространенными, идея о том, что пользовательский опыт может быть обогащена благодаря динамическому взаимодействию с реальными объектами, набирает интерес», – говорит Маркус Гросс, директор Disney Research Zürich, в недавнем заявлении о том, чтобы поймать мяч в VR , «Эта ранняя работа нашей команды мучительна и предполагает, что преодоление виртуального и реального мира не только возможно, но и предлагает множество новых возможностей и преимуществ».

Гибридные интерфейсы, объединяющие VR и элементы реального мира, могут использоваться для лечения широкого спектра мозжечковых расстройств

На прошлой неделе в совершенно другой области новейших исследований нейронауки ученые Стэнфордского университета наткнулись на ранее неизвестную функцию мозжечка, используя еще одну современную технологию, называемую «двухфотонный кальциевый образ». Исследователи из Стэнфорда обнаружили (в первый раз), что клетки гранул в мозжечке кодируют и предсказывают награды. Эти результаты подтверждают основные результаты других исследований за последние два года, предполагая, что «бессознательная» активность нейронов в мозжечке может играть определенную роль в стимулировании привыкания к наркотикам.

Я с оптимизмом смотрю, что последние эмпирические данные из Стэнфорда, связывающие мозжечок с поощрительным поведением и исследованиями Диснея, объединяют мозговые задачи виртуальной реальности с объектами реального мира, могут когда-нибудь быть «вдумчивыми» для создания персонализированных вмешательств в отношении наркотиков, которые вступают в мозговые реакции на наркотики сигналы в безопасной и контролируемой среде VR.

Кроме того, смешивание элементов реального мира, которые вызывают посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР), в безопасной и здоровой обстановке виртуальной реальности, может помочь в борьбе с ветеранами, многие из которых имеют ПТСР, которые связаны с повреждением мозжечка, созданным микроразрушениями в зоне военных действий. (Я писал об этих выводах в блоге « Психология сегодня» , «Ущерб мозжечка может стать корнем ПТСР у ветеранов боевых действий»).

Другим потенциальным применением смешанного VR и реального мира для улучшения самочувствия в дефиците мозжечка является расстройство спектра аутизма (ASD), которое, как было показано, имеет определенный мозжечковый элемент. Например, сочетание технологии отслеживания глаз и вестибуло-окулярных рефлекторных упражнений в настройке VR, которая каким-то образом объединяет реальный мир, может помочь детям с практикой ASD, обеспечивающей прогностический зрительный контакт в различных контролируемых социальных ситуациях. Аналогичным образом, технологии виртуальной реальности могут быть разработаны, чтобы помочь пациентам с атаксией после мозжечкового инсульта или опухоли головного мозга.

Что касается позитивной психологии и повседневного использования VR в будущем, то передовые инструменты виртуальной реальности, подобные тем, которые используются для тренировки спортсмена, могут быть адаптированы для обучения кого-то конкретным методам, необходимым для проведения собеседования, путем овладения проприоцептивными аспектами человеческого взаимодействия, проводимого в VOR и язык жестов.

На потенциальной темной стороне этой новой технологии всегда есть вероятность, что слишком много полагаться на достижения VR может создать тип «будущего шока» или отключение от личных взаимодействий человека. Этот тип футуристической дистопии был недавно исследован в эпизоде ​​«Playtest» Black Mirror. В этом эпизоде ​​главный герой (Wyatt Russell) попадает в ловушку виртуальной игры, в которой происходит короткое замыкание. Создатели игры не могут отключить компьютер, который не позволяет ему избежать виртуального мира, полного его глубочайших страхов и кошмаров, созданных специалистами по игре VR.

В заключение, стоит отметить, что в финальной сцене фильма «Звездные войны» («Новая надежда», «Эпизод IV») Люк слышит слова Оби-Вана Кеноби: «Используйте силу, Люк. Let go! » И переключатели его системы таргетинга на основе VR. Используя его интуицию и не полагаясь на компьютер VR, в конечном счете позволяет Люку уклониться от Дарта Вейдера и взорвать Звезду Смерти. В какой-то мере эту сцену можно было бы рассматривать с ретроспективным напоминанием о том, что в эпоху 21-го века мы должны быть осторожны в том, чтобы стать слишком зависимыми от компьютерных технологий и стремиться сохранить наши функции мозжечка сильными благодаря жизненным жизненным ситуациям , таких как занятия спортом, ежедневная физическая активность и социальная вовлеченность.

Очевидно, что многие вещи, которые можно тренировать и осваивать в виртуальной реальности, могут (и должны) также практиковаться и настраиваться без каких-либо VR screentime. Это, как говорится, это захватывающие времена для новаторских исследований как в мирах виртуальной реальности, так и в неврологии. Надеемся, что предстоящие нейрофизические и VR-открытия будут применены в браке виртуальной реальности с «повседневной реальностью», которая улучшает повседневную жизнь и укрепляет лучшее во всех нас.