Виртуальная реальность (virtual reality, VR) — это генерированное с помощью специализированных компьютерных программ и отображаемое на экране окружающее пространство, максимально приближенное к действительному.
Ключевым компонентом этой технологии является возможность человека взаимодействовать с виртуальной средой. Погруженный в виртуальное пространство, он может участвовать в виртуальных событиях, например, перемещаться, манипулировать с виртуальными предметами и даже наблюдать свои действия со стороны в качестве постороннего зрителя.
Исторически так сложилось, что идентификационными признаками виртуальной реальности считались очки или шлемы виртуальной реальности, датчики захвата движения и тактильные перчатки.
Гонсалес-Франко и Ланье в 2017 г. предположили, что минимальные требования к оборудованию для поддержки иллюзорной виртуальной исследовательской среды (VRE) должны включать постоянно обновляемую мультисенсорную обратную связь (по крайней мере, визуальную) с соответствующими сенсомоторными реакциями для предотвращения нарушений ожиданий мозга (Гонсалес-Франко М., Ланье Ж.,2017).
Хотя стереоскопические 3D-изображения, отображаемые в шлемах виртуальной реальности, более эффективно вызывают сильное и продолжительное «погружение», ношение шлема виртуальной реальности или 3D-очков не гарантирует «погружения» всем желающим, если не задействованы другие компоненты (взаимодействие, сенсомоторные реакции, иллюзии).
И наоборот, погружение в виртуальную среду можно испытать и на плоских экранах, несмотря на более низкий уровень погружения, особенно когда речь идет о тренажерах с нейробиоуправлением или биологической обратной связью (БОС).
Одним из самых эффективных методов восстановления Эван Л.М., Кинмонд К., Холмс П.С. (2010) называют «наблюдение и подражание».
Метод заключается в том, что больной внимательно наблюдает за действиями, которые на данный момент в силу нарушения мозговых структур выполнить самостоятельно не в состоянии, а после методично их повторяет или подражает увиденному.
Некоторые исследователи предполагают, что через активность зеркальных нейронов (тесно связанных с социальным познанием), а также пластичность мозговых структур идет восстановление пострадавших областей головного мозга (Хао Фан, Чжицзэн Ло, 2022).
На сегодняшний день самым перспективным и условно автоматизированным воплощением этого метода является использование аппаратно-программных комплексов виртуальной реальности.
С 2000-х годов шла активная разработка и создание технологий виртуальной реальности для облегчения двигательной и вестибулярной реабилитации таких пациентов предлагают использовать оборудование, позволяющий человеку взаимодействовать с компьютером и «погружаться» в создаваемую им среду, а также интерактивные видеоигры.
При использовании в прикладной нейробиологии определения виртуальной реальности дополнительно фокусируются на мультисенсорной стимуляции. Например, Хендерсон определил виртуальную реальность как «компьютерную интерактивную мультисенсорную среду, которая существует в реальном времени» (Хендерсон А., Корнер-Битенски Н., Левин М.,2007).
Компоненты системы виртуальной реальности работают сообща, создавая сенсорные иллюзии, которые создают более или менее правдоподобную симуляцию реальности.
Область, которую часто путают или смешивают с виртуальной реальностью, — это видеоигры.
Видеоигра — это «игра, в которую играют, манипулируя электронными изображениями, созданными компьютерной программой на мониторе или другом дисплее», как правило для игр применяю HID (human interface device) устройства или джойстики (gamepad).
Видеоигра в виртуальной реальности, например, отображаемая в шлеме виртуальной реальности, — это просто «традиционная компьютерная игра, но отображаемая в другой среде».
Основным преимуществом видеоигр является присущая им способность мотивировать и ускорять процесс обучения, они могут способствовать обучению на разных уровнях (когнитивном, навигационном, концентрации внимания, физическом) как в клинических, так и в неклинических условиях.
При адаптации для медицинских целей видеоигры могут помочь улучшить двигательные и когнитивные функции у разных клинических групп.
В частности, в моторной нейрореабилитации игровые методы обычно основаны на играх, которые предполагают физические упражнения и используют технологию отслеживания движений (например, с помощью пультов, видеоанализе, датчиках регистрации движения, ускорения, изменения угла, беспроводных датчиках регистрации поверхностной электромиограммы и даже стабилометрических платформ), что позволяет взаимодействовать с игрой и получать обратную связь о результатах пользователя в режиме реального времени.
Стоит отметить, что не все VR-устройства подходят для этой цели, даже если они могут использоваться для создания интерактивных VR-игр.
Довольно часто, в зависимости от целевого показателя и отслеживаемого движения, недорогие системы могут быть недостаточно точными или надёжными, чтобы соответствовать современным стандартам клинического применения.
Кроме того, до сих пор нет стандарта, который̆ регламентировал бы основные характеристики VR-техники — качество картинки, яркость, частоту смены кадров, габариты и вес.
Регламентов относительно влияния этих гаджетов на здоровье тоже нет.
Если изучать инструкции по безопасному использованию «Rift» и «Gear VR», опубликованные на сайте «Oculus», как одного из самых распространенных и доступных решений, которое применяют российские разработчики технологий нейрореабилитации, то официально и категорично запрещают пользоваться устройствами детям младше 13 лет. Похожие ограничения можно найти у других производителей̆ VR-техники.
В возрасте до 13-14 лет продолжает формироваться зрительная система, следовательно, VR- лучше не использовать.
Подросткам 13–20 лет настоятельно рекомендуют пользоваться VR-техникой под присмотром взрослых. Старшие должны следить за соблюдением режима и вовремя среагировать, если появятся тошнота, головная боль или другие неприятные ощущения.
Помимо возрастных ограничений, производители рекомендуют при использовании VR-шлемов проконсультироваться с врачом: беременным, страдающим нарушениями бинокулярного зрения, психиатрическими расстройствами и даже болезнями сердца.
Астигматизм является строгим противопоказанием к использованию VR-устройств, поэтому такие технологии могут быть опасными для данной группы людей.
Известно, что видеоигры могут вызывать структурные изменения в мозге, в том числе увеличение объёма серого вещества и увеличение гиппокампа, что можно использовать для противодействия известным факторам риска неврологических расстройств (Кюн С., Глейх Т. И др. 2014).
Кроме того, было доказано, что видеоигры в жанре «экшн» полезны для развития ряда умственных навыков (в том числе внимания, более быстрой обработки информации, переключения между задачами) у здоровых участников (Бавелье Д., Грин К.С., 2016), а также для улучшения остроты зрения у людей с амблиопией (Ведамурти И., Наум М., Хуан С.Дж., Чжэн Ф.,и др. 2015).
В последние десятилетия многие исследователи и врачи начали использовать виртуальную реальность (VR) в качестве новой технологии для внедрения инновационных методов реабилитации в когнитивной и двигательной сферах. Однако термин «VR» часто используется не по назначению для обозначения видеоигр.
Кроме того, эффективность VR, которую часто путают с эффективностью упражнений в видеоиграх, до сих пор вызывает споры.
Важно помнить, что чрезмерное использование технологий погружения в VR, которые обладают ярко выраженными сенсорными характеристиками, может негативно сказаться на способности детей соблюдать правила физического мира, особенно при ношении гарнитуры виртуальной реальности, которая блокирует восприятие объектов в физическом, т.е. мире реальном.