Se houver um som familiar sempre que um voluntário experimenta um dispositivo interativo que usa estimulação muscular elétrica, provavelmente é uma risada. Mesmo para usuários experientes da tecnologia, a sensação de uma máquina controlando seu corpo parece antinatural e estranha. Algo na experiência perturba o senso de agência das pessoas - a sensação de estar no controle de suas ações - o que pode interferir no potencial da tecnologia de melhorar o aprendizado e tornar a realidade virtual mais realista.

Asst. O Prof. Pedro Lopes explorou dispositivos através de uma lente de interface homem-computador, primeiro em seu trabalho de doutorado no Instituto Hasso Plattner na Alemanha e agora na Universidade de Chicago, ele ficou interessado em saber se a agência pode ser medida, controlados ou mesmo restaurados durante o uso de tais dispositivos. Em dois artigos pioneiros recentes, Lopes e colaboradores estão na trilha da agência, usando de tudo, desde máquinas de arremesso a scanners de cérebro de fMRI.

"Começamos fazendo a seguinte pergunta:a estimulação elétrica dos músculos sempre tem que ser tão pouco natural, ou há algo que possamos fazer para que fique mais sintonizado com a sua própria vontade? ", disse Lopes." Acho que acabamos de começar a responder, mas existem infinitas maneiras de olhar para isso, porque é uma questão muito filosófica. "

A pesquisa sobre agência começou com uma demonstração simples realizada em uma conferência de 2018 por Jun Nishida, agora um pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Chicago:poderia a estimulação muscular elétrica ajudar as pessoas a pegar um marcador deixado por outra pessoa a curta distância?

Sim, e como esperado, a maioria dos voluntários atribuiu a ação à máquina, não seus próprios reflexos. Mas uma pequena minoria de participantes discordou, dizendo que a estimulação, conhecido como EMS, não deve ter estado ligado porque eles pegaram o marcador sem ajuda.

Esses outliers inspiraram um experimento onde Lopes, Nishida e Shunichi Kasahara, da Sony Computer Science Laboratories, ajustam o momento em que o EMS acionou um usuário para realizar uma tarefa específica, como apertar um botão em resposta a um estímulo, ou ações mais avançadas, como fotografar uma bola de beisebol em movimento rápido. Eles descobriram que há uma janela de tempo em que se torna muito difícil para os usuários distinguir entre suas próprias ações e aquelas geradas pelo EMS.

"Se fizermos isso muito cedo, parecerá muito artificial, porque você faz algo completamente sobre-humano:você acerta uma bola muito mais rápido ou agarra a caneta muito cedo, "Lopes disse." Mas se fizéssemos a estimulação um pouco antes, você normalmente faria você mesmo, você pode nem perceber que esse foi o estímulo muscular e não você. Você se sente como se tivesse feito isso. "

Nesse estudo, Os sujeitos foram questionados verbalmente após a tarefa se eles sentiam que eles mesmos a haviam feito ou se foram ajudados pelo dispositivo EMS. Em um artigo recente, Lopes foi mais fundo, ouvir diretamente dos cérebros dos participantes se eles sentiram agência ao medir sua atividade elétrica durante uma tarefa de realidade virtual.

Em um ambiente de realidade virtual, os usuários foram solicitados a tocar em uma caixa virtual. Precisamente quando seus dedos tocaram a caixa virtual, eles receberam um feedback visual, ou visuais acompanhados por vibrações na ponta dos dedos, ou todos os anteriores acompanhados também por estimulação muscular. Mas em um certo subconjunto de testes, esse feedback estava "errado, "ocorrendo antes que o usuário parecesse tocar na caixa. Quando essa incompatibilidade ocorreu, os pesquisadores viram uma mudança notável na atividade elétrica do cérebro - um sinal neural de que a experiência de realidade virtual era menos realista.

"Seu cérebro tem um detector muito bom para saber se você se sente como se estivesse lá, "Lopes disse." É uma espécie de medir dinamicamente como você se sente nesses mundos virtuais, mesmo que você não precise denunciá-lo. "

Esse projeto se encaixou com uma colaboração simultânea entre Lopes e neurocientistas da University College London &FU Berlin, que queria usar EMS e fMRI para pesquisar áreas do cérebro que distinguem entre movimento autogerado e gerado externamente. A pergunta reflete a natureza seletiva do toque, onde algumas sensações, como nos dedos enquanto procura uma moeda no bolso, podem ser extremamente sensíveis, enquanto outros, como o movimento de seus braços de e para o bolso, são virtualmente imperceptíveis.

Lopes ajudou a projetar um sistema em que os participantes de um scanner fMRI eram solicitados a flexionar o dedo médio com ou sem a ajuda do EMS, receber um estímulo tátil que simula tocar uma superfície dura em metade das tentativas. Esta configuração permitiu aos pesquisadores separar os sistemas motor e sensorial do cérebro, e procure a área do cérebro que potencialmente sintoniza essas respostas. Os dados apontaram para uma região chamada córtex insular posterior, que respondeu fortemente ao toque durante o movimento autogerado, mas não durante a estimulação EMS.

"Isso sugere que há, na verdade, um mecanismo associado ao toque que verifica a agência e regulamenta essas entradas, o que poderia explicar por que podemos mudar tão rapidamente de uma coisa para outra, se for de cima para baixo, "Lopes disse." Esse pequeno processo parece saber o que está acontecendo. "

Concentrar-se nessa área do cérebro e em sua atividade elétrica pode guiar os engenheiros que projetam a próxima onda de dispositivos EMS. Monitorar a atividade cerebral de um usuário pode ajudar os desenvolvedores a saber, sem perguntar, se uma experiência de realidade virtual é percebida como real, para que eles possam ajustar o software adequadamente. Mais amplamente, preservar um senso de agência no usuário pode tornar o EMS mais eficaz em ensinar alguém como realizar uma ação física, como melhorar uma tacada de tênis ou tocar um instrumento.

"A próxima coisa que estamos tentando ver é, usando esses tempos precisos que ajudam você a ser um pouco mais rápido, mas ainda fornecem bastante agência, isso influencia a maneira como você aprenderia com esse sistema? ", disse Lopes." Não iria melhorar muito você, porque sabemos que se for muito diferente de sua expectativa, você não vai acreditar. Essas mudanças menores podem fazer você realmente sentir que está melhorando e lhe dar muitas chances de melhorar. "