XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

ВВЕДЕНИЕ

В рамках проведения научно-исследовательской работы, изучения актуальных проблем психологии была сформулирована следующая тема диссертационного исследования: «Влияние интенсивной сенсорной стимуляции и содержания виртуальной среды на механизмы торможения в задачах поведенческого торможения». Актуальность выбранной темы заключается, во-первых, в неоднозначных данных о влиянии уровня эмоционального стресса, испытываемого индивидом в виртуальной среде, на его психофизиологическое состояние и во-вторых, в растущем интересе научного сообщества к исследованиям, связанным с технологией виртуальной реальности, о чем говорит увеличивающееся с каждым годом количество публикаций по этой теме.

Современный уровень развития технологий открывает доступ к широкому спектру высокотехнологичных продуктов, использование которых может оказывать как положительные, так и отрицательные эффекты на психофизиологическое состояние индивида в различных сферах жизни, таких как образование, работа, досуг и социальная коммуникация. Кроме очевидных положительных эффектов внедрения новейших технологий, выражающихся в ускорении коммуникации, увеличении доступности информации и появлении новых форм занятости и досуга, это также создает риски возникновения различных социальных и психологических отклонений поведения в виде зависимостей, нарушения личных социальных контактов, ухода от проблем повседневности в цифровую реальность. Использование виртуальной реальности в образовательных и терапевтических целях показывает ее значимый эффект на поведенческую и когнитивную регуляцию индивида.

В игровой виртуальной среде интенсивная сенсорная стимуляция, насыщенный событиями сюжет и содержание виртуальных продуктов часто не соответствуют повседневному опыту индивида. В связи с психологической реальностью виртуальной среды, становится актуальным вопрос о соотношении реального и виртуального после того, как человек выходит из виртуальной среды, то есть о продлении эффектов виртуальной реальности в реальную жизнь. Оставляя в стороне содержательные и этические аспекты содержания виртуальной среды, динамические и продуктивные характеристики реакций изменяются после использования виртуальной реальности. Об этом свидетельствуют данные терапии пациентов с целью снижения симптомов и здоровых людей с целью развития навыков. Интенсивная сенсорная стимуляция и содержание виртуальной среды поэтому должны оказывать влияние на механизмы активации и торможения в задачах поведенческого торможения.  Когнитивный контроль поведения, в частности, в форме непроизвольного и произвольного торможения моторных реакций, присутствует почти во всех формах социальных контактов, связанных с регуляцией собственных реакций индивида, а также целенаправленных действий, требующих достижения планируемого результата. Снижение стоимости аппаратного обеспечения и программных продуктов, а также развитие телекоммуникационных сетей повышает доступность устройств виртуальной реальности для все большего круга пользователей. Компьютерные и виртуальные технологий имеют тенденцию к такому развитию до степени, при которой пользователь не сможет определить разницу между виртуальным и реальным мирами. Поэтому возникает целый ряд вопросов, касающихся влияния виртуальной среды на механизмы регуляции поведенческих реакций индивида.  

В современных исследованиях механизмы регуляции поведения изучаются с использованием задач торможения моторной реакции. Общим для разного типа таких задач является наличие конфликта между выполнением стереотипной реакции и необходимостью ее затормозить произвольным образом, либо произвести переключение на другую реакцию. Одной из самых распространённых методик исследования механизмов произвольного торможения является задача Go/NoGo.  Типичной структурой этой задачи является наличие двух типов стимулов – редкого и частого. Испытуемый совершает моторный ответ на частый стимул, но при появлении редкого стимула пытается затормозить моторную реакцию. Другой тип задач – переключение реакции на редкий стимул, которое носит неконтролируемый, непроизвольный характер. В этом исследовании мы планируем совместить эти две методики в рамках выполнения одной задачи и исследовать влияние разных сценариев нахождения в виртуальной реальности на скорость и эффективность выполнения модифицированного теста Go/NoGo. Дополнительно будет анализироваться влияние личностных характеристик на выполнение задачи торможения.

ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ КАК НОВЫЙ НАУЧНЫЙ МЕТОД

Виртуальная реальность определяется как интерактивная цифровая среда, находясь внутри которой пользователь может взаимодействовать с ее объектами. Различные виртуальные среды могут быть как репрезентациями реальных мест (например, виртуальное офисное помещение или восстановленная копия античного храма), так и полностью выдуманными, нереальными (например, когда пользователь находится в недоступном для него месте, на поверхности другой планеты или внутри молекулы). Широкое использование устройств ВР стало возможным только относительно недавно, хотя сама технология ВР появилась еще в 1957 году как раз благодаря кинематографу, когда голливудский кинооператор и изобретатель Мортон Хейлиг представил первый в мире симулятор виртуальной реальности - Сенсорама (Sensorama) [1]. В стандартный комплект поставки входила интерактивная поездка на мотоцикле по Бруклину. Похожее на аркадный игровой аппарат устройство воздействовало на все 5 чувств пользователя единовременно: изображение демонстрировалось “от первого лица”, динамики транслировали звуки оживленной улицы, лицо обдувалось воздухом с бруклинскими ароматами, сиденье и руль мотоцикла отзывались вибрацией. Все это обеспечивало близкий к реальности опыт, производя невероятный эффект погружения. Однако, опыты с новой технологией не вызывали энтузиазма у недальновидных инвесторов, и разработку пришлось свернуть. Сказались также высокие издержки на производство как самих устройств, так и контента к ним. Сейчас, благодаря техническому прогрессу и миниатюризации, обеспечить опыт ВР может обычный смартфон и шлем за $10.

Воздействие на органы чувств человека и симуляция близкого к реальному интерактивного взаимодействия с виртуальной средой достигается через оснащенный дисплеями высокого разрешения шлем с датчиками позиционирования (акселерометр, гироскоп, магнитометр), наушники и манипуляторы, вместе обеспечивающие невероятное погружение пользователя в виртуальную реальность. Заимствованный из кинематографа термин «погружение» противопоставляется метафорическому «окну», когда пользователь только пассивно наблюдает за действием в другой реальности через киноэкран. Погружение, поэтому, описывает психофизиологическое состояние пользователя, в котором он полностью переносится в виртуальную реальность, воспринимая ее всеми чувствами и переставая распознавать ее как другой (искусственный) мир. Чувство присутствия, обеспечиваемое опытом погружения, может быть эффективным для контекстуализации знаний в имитируемом пространстве. Стимулы, предъявляемые пользователю в виртуальной среде, равнозначны стимулам, предъявляемым в реальности. Так, технологические разработки в области виртуальной реальности предлагают новые и интересные варианты в нейропсихологической оценке многих когнитивных процессов. Тест AULA («Классная комната», по-испански), применяемый для диагностирования синдрома дефицита внимания / геперактивности (СДВГ), основан на парадигме других непрерывных тестов производительности (Continuous Performance Task, CPT), но выполняется в виртуальной среде и визуализируется с помощью ВР-очков с датчиками движения [2]. СДВГ - это хроническое расстройство психического здоровья с ярко выраженными поведенческими проявлениями в детском, подростковом и взрослом возрасте. Он может характеризоваться лабильностью внимания, импульсивным поведением, гиперактивностью и слабостью механизмов адаптации к окружающей среде - все это без каких-либо других психопатологических проблем, которые оправдывают наличие данных симптомов. В разных источниках распространенность СДВГ отмечается у 3–7,5% детей школьного возраста. Нейропсихологическая оценка все чаще становится частью протокола в эффективном подходе к пониманию и надлежащей диагностике этой патологии. Однако, в научном сообществе существует критика отсутствия экологической валидности традиционных наборов психологических тестов, которые, в лучшем случае, могут лишь косвенно указывать на СДВГ, т.к. дефицит внимания, двигательная гиперактивность и когнитивная импульсивность могут или не могут быть подтверждены, когда во время тестирования ребенок находится в маленькой комнате, один на один с проводящим тестирование взрослым. Сценарий теста AULA аналогичен классу в начальной или средней школе, участник сидит за одной из классных парт, глядя на доску. Стимулы представлены как визуально, так и аудиально, рандомизированные дистракторы экологического характера (т.е. в виде предметов из настоящей жизни) появляются постепенно. Значительными корреляциями между ВР-тестом и непрерывным тестом эффективности Коннерса (CPT) по всем анализируемым переменным (пропуски, выполнения, время реакции и изменчивость времени реакции и т.п.) была подтверждена их сходящаяся валидность.

Также, выполнение Струп-теста, теста поведенческого торможения [3] и зрительного поиска [4] у взрослых здоровых людей выявило значимые положительные корреляции между выполнением тестов в 2D и ВР-вариантах.  Например, стандартный тест зрительного поиска выполняется на экране компьютера и заключается в том, что испытуемый ищет определенные символы среди других (N или X среди O) и нажимает кнопку, в более сложном условии это может быть поиск N или X среди схожих по форме дистракторов K, M, H,W и Z. Простые стимулы, такие как буквы, широко используются в экспериментальной психологии, и многие важные теории было созданы с использованием этого типа стимулов. Преимущество использования простых стимулов состоит в том, что ими можно хорошо управлять, в частности, их сходством можно систематически манипулировать. Использование технологии ВР позволяет обойти барьер между лабораторными условиями и условиями «как в жизни», так как эксперимент можно сделать максимально естественным, имея при этом полный контроль над процессом, стимулами и результатами. Тест на внимательность в ВР построен таким образом, что испытуемый находится в привычном окружении (кухня), а цель, фланкеры и дистракторы это обычные предметы (банка газировки, пакет молока, яблоко и т.д.). При этом, цель и фланкер может иметь или не иметь схожие параметры (цвет, размер, форма и т.п.) ВР позволяет построить мост между традиционными исследованиями в лаборатории и повседневными ситуациями. В виртуальной реальности стимулы в натуральную величину могут отображаться в реалистичном окружении, не теряя преимущества контроля условий. Немаловажно так же ощущение «присутствия» в виртуальной среде.

Использование сгенерированной компьютером виртуальной среды означает, что исследователь может легко менять любые переменные, такие как архитектурная структура, объекты, цвета и источники света в полностью контролируемом экспериментальном окружении, в котором возможны любые замеры времени, расстояния, скорости и производительности, предлагая удобную площадку для тестирования различных гипотез и гарантируя при этом физическую безопасность испытуемому, что в частности актуально в изучении пространственной ориентации [5]. Виртуальная реальность используется для терапии различных психических расстройств с 1994 года [6]. Методика была успешно опробована для снижения симптомов страха у пациентов с фобиями публичных выступлений [7]. Также сеансы ВР-терапии эффективно применяются для снижения аэрофобии. Страдающий аэрофобией пациент ощущает себя на борту самолёта, что необходимо для активации его страха. После того, как страх активирован, можно приступать к отработке навыков релаксации, повторяя виртуальный полёт раз за разом до полного избавления пациента от панической реакции. Преимущества такой терапии заключаются в том, что она безопаснее, ее можно проводить чаще, терапевт имеет лучший контроль над содержанием и интенсивностью сценария терапии, она дешевле традиционных методик. Использование ВР-терапии в паре с использованием когнитивно-поведенческой психотерапии или без нее, показывает сравнимую или более высокую эффективность этой методики в сравнении с традиционными (воздействие in vivo, прогрессирующее расслабление мышц, когнитивная терапия, библиотерапия или поддерживающая групповая терапия). [8]. ВР-терапия также эффективна для снижения акрофобии. Акрофобия это психологическое состояние, при котором люди боятся высоты. Эта фобия создает логический барьер, заставляющий избегать таких мест как, например, гора или небоскреб. Кроме того, акрофобия также препятствует различного рода активностям, например, параглайдингу, полетам на самолете и т.п. Виртуальная реальность способна правдиво имитировать реальные высокие места и обучать пользователей преодолевать возникающее при этом беспокойство. Психологически, в воображении пользователя ситуация воспринимается как полностью реальная. Пациенты могут постепенно противостоять своему страху, контролируя и повышая сложность стимула (высоту). Таким образом, это дает опыт управления своим страхом в защищенной среде и позволяет последовательно снизить уровень страха высоты. [9]

В целом, опыт, приобретенный индивидом в виртуальной реальности, сохраняется и в реальной жизни. Эффекты тренировок транслируются на улучшение реальных навыков, например, ВР-симуляторы широко используются для обучения медицинского персонала. Такое обучение положительно влияет на скорость и точность применения широкого спектра навыков, что, в свою очередь, снижает дискомфорт и риски для пациентов. ВР-симуляторы предоставляют практически неограниченные возможности для тренировок, увеличивая их частоту и уменьшая используемые ресурсы, поскольку их применение никак не связано с наличием пациента или кадавра. Помимо этого, ВР-обучение может быть адаптировано к возможностям и компетенции стажера, путем адаптации уровня сложности или путем постепенного повышения сложности обучающей информации. ВР-симуляция может обеспечивать уникальные показатели производительности обучаемых на основе разнообразных клинических измерений, например, точность использования инструмента. Более того, ВР-симуляции могут использоваться для исследования факторов, которые влияют на работу хирургов, не подвергая при этом риску пациентов, например, использование хирургами фармакологических стимуляторов при депривации сна или влияние неблагоприятных условий внутри операционной [10].

Клиническая терапия виртуальными играми оказывает положительное влияние на улучшение баланса и снижение страха падения у пожилых людей, по сравнению с традиционными методами. С 1980-х годов во всем мире программы профилактики падений среди пожилых людей находятся в фокусе внимания органов здравоохранения. Эти программы варьируются от многофакторных вмешательств с участием врачей, фармацевтов, физиотерапевтов, медсестер и соцработников, до структурированных программ упражнений, состоящих из разминки, тренировки баланса и походки. Существуют точные данные, подтверждающие эффективность программ упражнений, таких как силовые тренировки и тренировки на выносливость. Однако недостатком этих программ является, то что пациенты со временем теряют к ним интерес и прекращают посещения занятий. Исследования сообщают, что использование интерактивных виртуальный видеоигр значительно (на 30%) увеличивает посещаемость занятий по сравнению с обычными занятиями. Таким образом, виртуальные видеоигры могут быть эффективным средством для предотвращения падений, так как есть доказанная связь между высокой посещаемостью и лучшими результатами. Из-за природы виртуальных видеоигр во время игрового процесса пациенты больше направляют свое внимание на получаемый опыт, а не на свои физические недуги. [11].

ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ ТОРМОЖЕНИЯ ДЕЙСТВИЙ

Исследованию механизмов регуляции выполнения действий посвящено множество работ.  Это вызвано как актуальностью этой проблемы для здоровых людей, так и в связи с различными вариантами нарушения регуляции поведения. Основными параметрами выполнения действия выступают скорость и точность реакции. Точность оценивают по количеству правильных ответов и характеру совершенных ошибок. Время реакции изменяется в зависимости от различных экспериментальных условий. Соотношение скорости и точности реакции выражает явление, состоящее в том, что акцент на точности снижает скорость выполнения задачи. Такая отрицательная связь отражает привлечение дополнительных когнитивных ресурсов, выражающиеся в торможении моторной реакции. Напротив, акцент на скорости снижает точность реакции, свидетельствуя о более выраженных процессах активации поведения. В поведенческих исследованиях когнитивный контроль реакции исследуется с использованием различных типов задач, общими свойствами которых является либо требование дискриминации стимулов, либо моделирование конфликта реакции. В частности, в задаче Oddball испытуемым предъявляют частые и редкие стимулы и испытуемые должны отслеживать появление редких стимулов. В процессе выполнения задачи частый стимул формирует когнитивный паттерн и особенности реакции испытуемых на редкие стимулы вызваны обновлением этого паттерна [12]. Формирование более сильного паттерна в поведенческих исследованиях конструируется посредством увеличения процента стандартных стимулов, что приводит к большему количеству ошибок при предъявлении конфликтных стимулов. Тест Струпа, требующий от испытуемого правильно назвать цвет чернил цветных слов, также применяется как метод диагностики когнитивной ригидности и гибкости познавательного контроля. О создает помехи в неконгруэнтных испытаниях, в которых название и цвет чернил не совпадают (например, слово КРАСНЫЙ напечатано зелеными чернилами). Когнитивный контроль необходим в тесте Струпа для преодоления помех при неконгруэнтных испытаниях; например, в классическом понимании, чтение слова является доминирующим ответом в задаче, а когнитивный контроль необходим для избирательной ориентации внимания и обработки на естественно более слабую реакцию именования цвета. Требованиями к силе когнитивного контроля в тесте Струпа можно манипулировать, изменяя пропорцию конгруэнтности в задаче (то есть пропорции конгруэнтных элементов). В основном конгруэнтных условиях когнитивный контроль редко требуется, поскольку чтение слов приводит к правильному ответу в большинстве попыток; напротив, в более неконгруэнтных условиях когнитивный контроль постоянно необходим для преодоления помех, возникающих в большинстве попыток [13]. Концептуализация данного явления различения стимулов происходит в нескольких направлениях. Во-первых, данный тип реакции обозначается как ориентировочная реакция, существенными чертами которой является торможение текущего поведения и перенаправление когнитивных ресурсов на анализ редкого стимула. Редкие стимулы бывают нескольких видов - ошибки действий, неожиданные результаты действий и неожиданные перцептивные события - и они приводят к замедлению моторики и могут также вызывать когнитивные эффекты, такие как снижение точности после события и потерю рабочей памяти. [14]. Второй подход, обозначаемый как «мониторирование конфликта», акцентирует внимание на конфликте конкурирующих моторных программ, требующий привлечения дополнительных ресурсов внимания на его разрешение – торможения неадекватной и выбор для исполнения адекватной задаче программы действия, что проявляется в увеличении времени моторной реакции. Более пристальное исследование вопроса регуляции и выполнения моторных программ выявило динамику процессов возбуждения и торможения при выполнении избирательного торможения моторной реакции. Так обнаружено, что вслед за предъявлением стимула происходит активация выполнения программы как единого целого, независимо от эффектора [15, 16]. Далее выполнение этого комплекса как целого тормозится примерно через 150 мсек [17, 18, 19]. Неизбирательное торможение необходимо для того, чтобы разобрать комплекс на отдельные компоненты, вслед за чем происходит реинициация уже требуемого избирательного действия [15, 16]. В третьем подходе инициация моторной реакции определяется как дистанция от стартовой точки до порога ответа. Это расстояние определяет среднее количество подтверждений, которое необходимо накопить для инициации моторного ответа [20]. Данный подход разработан на основе концептуализации принятия решения как непрерывного, в отличие от предыдущих подходов, процесса.

Томографические исследования и поражение областей мозга показали, что торможение моторного ответа связано с активностью кортико-стриато-таламо-кортикальной системы. Корковыми источниками торможения выступают пресенсомоторная область коры и нижняя лобная извилина преимущественно в правом полушарии [21], которые затем активируют субталамичсческое ядро через непрямой и гиперпрямой пути [22]. Вероятно, что эти две системы работают частично независимо друг от друга [23] и связаны с выполнением различных функций. Исследование с использованием транскраниальной магнитной стимуляции показало, что активация пресенсомоторной области вызывает активацию нейрональной сети, включающей бледный шар и субталамическое ядро и составляющей непрямой путь [24], величина связи внутри которой связана с регуляцией критериев совершения моторного ответа и формирует соотношения скорости и точности выполнения задачи [25]. Также разрушение структур стриаполидарной системы вызывает нарушение мониторинга и торможения ошибочной реакции [26]. Правая нижняя лобная извилина по данным трактографии имеет прямые связи с субталамическим ядром и формирует гиперпрямой путь, необходимый для быстрого реактивного торможения моторного ответа. При использовании высокого пространственно-временного разрешении близко расположенных стереоэлектроэнцефалографических (СЭЭГ) электродов при выполнении испытуемыми Стоп-теста, были получены данные что, как правая нижняя лобная извилина, так и островковая доля демонстрировали увеличение широкополосной гамма-активности после сигнала остановки и в течение времени остановки (время реакции на сигнал остановки), независимо от успеха остановки действия. Количество электродов с подобным ответом было значительно выше в правой нижней лобной извилине, чем в островковой доле. Также ответ в правой нижней лобной извилине предшествовал ответу в островковой доле. Наконец, в то время как увеличение широкополосной гамма-активности в правой нижней лобной извилине происходило в основном перед реакцией на сигнал остановки, островковая доля показала устойчивое увеличение бета-диапазона и низких гамма-диапазонов после сигнала остановки. Таким образом, правая нижняя лобная извилина активировалась вскоре после сигнала остановки, загодя и более надежно, чем островковая доля, которая, с другой стороны, показывала более продолжительный ответ после начала остановки. Таким образом, правая нижняя лобная извилина участвует в прямой остановке совместно с более широкой сетью, в то время как островковая доля, вероятно, задействована другими процессами, такими как возбуждение, оценка значимости или поведенческие корректировки. [21, 27]. Получены также данные, противоречащие этому взгляду и свидетельствующие о влиянии активности правой нижней лобной извилины на субталамическое ядро через пресенсомоторную кору [28]. Активация субталамического ядра приводит к повышению порогов выполнения моторного действия [29], что отражается в отсрочке выполнения реакции, дающая возможность накоплению большего количества подтверждений выполнения действия. Последние нейрофизиологические данные активности субталамического ядра показали его участие в мониторинге действий посредством наличия независимых групп нейронов, специфически реагирующих на правильный ответ, совершение ошибки и торможение моторного ответа [30].

Другим источником реакции на ошибку выступает инсулярная кора, тесно связанная с правой нижней лобной извилиной. Нейрофизиологические записи активности нейронов [31] и эффективная связь [32] показали ведущую роль передней инсулярной коры при совершении ошибок. Также в исследовании [31] показано, что активацию верхней передней части инсулярной коры в ответ на ошибки происходит с латентностью примерно 400 мсек, что подтверждает представление об инсулярной коре как области аккумуляции подтверждений совершения ошибок [33].

Исследование когнитивного мониторинга действий происходит с использованием задач, в которых субъект в части попыток отклоняется от требуемого действия, то есть совершает ошибки. После совершения ошибки появляются две специфические компоненты ЭЭГ– ранняя негативность, вызванная ошибкой (ERN) и поздняя позитивность, также обозначаемая как позитивность ошибки или Pe. Эти компоненты не связаны друг с другом [34], отражая различные нейрональные и когнитивные процессы, лежащие в их основе. ERN появляется в первые 100 мсек после совершения ошибки в лобно-центральной области и отражает раннюю автоматическую детекцию совершения ошибки, то есть быструю оценку несовпадения между актуальным и планируемым моторным ответом. Более того, амплитуда коррелирует с величиной этого отклонения [35]. По данным локализации ее источником является задняя верхняя поясная кора и пресенсоматорная кора [36, 37]. Позитивность появляется позже, через 200-400 мсек после совершения ошибки и отражает высокоуровневую обработку, связанную с последующей настройкой поведенческого контроля и осознания совершения ошибки. Амплитуда Pe значительно более положительная при осознании ошибок и ниже при совершении неосознанных ошибок [38, 39]. В исследовании [40] теменная Pe связана с метакогнитивными процессами оценки уверенности в совершении ошибки, а [33] предполагают, что амплитуда Pe отражает аккумуляцию подтверждения совершения ошибки, которая происходит в правой передней области островковой доли коры мозга. Этот подход описывает накопление подтверждений из различных источников – проприоцепции, интероцепции, изменения активности вегетативной нервной системы и других, регистрирующих отклонение от ожидания. В ряде исследований [41, 42] амплитуда Pe также связана с повышением времени реакции на стандартный стимул, следующий сразу после совершения ошибки. Это явление отражает адаптивное применение консервативных критериев принятия решения о совершении действия с целью повышения его успешности.

Дополнительными источниками регуляции выполнения действия могут выступать точность интероцептивного восприятия и величина активности парасимпатической и симпатической частей вегетативной нервной системы. Точность интероцептивного восприятия исследуется с помощью задачи счета сердцебиений [43], в которой испытуемые должны считать про себя удары собственного сердца. Сравнение между реальным и субъективным количеством ударов сердца рассматривается как измерение точности интероцепции (ТИ). Хотя во многих исследованиях показаны связи ТИ с эмоциональными и когнитивными переменными, но последние данные ставят под вопрос валидность этого конструкта как отражения точности восприятия физиологических процессов [44]. В двух ЭЭГ исследованиях обнаружены корреляции точности интероцепции и Pe [45, 46], обнаруживших положительные корреляции точности восприятия сердцебиений и амплитуды поздней положительной волны после совершения испытуемыми ошибок в выполняемых задачах. Эти данные свидетельствуют, что точность восприятия сердцебиений выступает в качестве одного из источников подтверждений совершения ошибки.

Таким образом, нейрофизиологические данные свидетельствуют о наличии двух систем контроля выполнения действия. Первая является более быстрой, автоматической и неосознаваемой, регистрирующей выполнения моторной программы с локализацией в пресенсомоторной области коры мозга и передней области поясной извилины. Вторая система включает более развернутый когнитивный анализ, механизмы произвольного контроля моторных реакций и локализуется в правых латеральных лобных областях коры и правой передней верхней части коры островковой доли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В целом, современные исследования свидетельствуют о схожести реакций в реальной и виртуальной среде и влиянии тренингов с использованием виртуальной реальности на реальное поведение индивида. Также результаты нейрофизиологических исследований показали, что регуляция моторных реакций осуществляется с помощью двух систем – быстрой, автоматической и медленной, произвольной. Несмотря на традиционные взгляды о том, что стресс вызывает снижение когнитивного контроля, современные данные свидетельствуют об увеличении когнитивного контроля при определенных стрессовых условиях, выполняющем адаптивную роль для регуляции когнитивного и эмоционального состояния индивида [48]. Поэтому, становится актуальным изучение влияния различных по уровню стресса сценариев в виртуальной реальности на механизмы автоматического и произвольного торможения моторных реакций.

В результате проведенной работы над выпускной квалификационной работой в 1 семестре проанализированы исследования, рассматривающие использование виртуальной реальности как инструмента, дающего исследователю огромные возможности для изучения психических процессов и явлений в условиях высокой экологической валидности, продемонстрированы сравнимые с традиционными методами эффекты влияния виртуальной среды на когнитивные способности человека и рассмотрены результаты нейрофизиологических исследований в области когнитивного контроля выполнения действий. Также составлен план эксперимента, подготовлена материальная база, определена демография испытуемых (студенты и преподаватели Дальневосточного федерального университета обоего пола в возрасте от 18 до 45 лет, не страдающие психическими и неврологическими отклонениями), выбраны методы оценки их психофизиологического состояния.

Техническое оснащение Лаборатории педагогической психофизиологии, на базе которой будет проводиться планируемый эксперимент, выбор надежных методов тестирования, профессионализм и личная заинтересованность исследователей минимизируют возможные риски. Новизна виртуальной технологии также обеспечит интерес испытуемых к участию в прохождении тестирования, что уже было подтверждено предыдущими проведенными в лаборатории опытами.

Если гипотеза об изменении работы механизмов произвольного и непроизвольного торможения действий после экспозиции к стрессовой виртуальной среде будет подтверждена, то полученные результаты исследования можно будет использовать, например, для выработки регулирующих рекомендаций для безопасного использования виртуальных программных продуктов.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

Pimentel, K. Virtual reality: through the new looking glass / K. Pimentel, K. Teixeira // New York, NY: McGraw-Hill. – 1993. - P. 301.

Unai Díaz-Orueta, Cristina Garcia-López, Nerea Crespo-Eguílaz, Rocío Sánchez- Carpintero, Gema Climent & Juan Narbona (2014) AULA virtual reality test as an attention measure: Convergent validity with Conners’ Continuous Performance Test, Child Neuropsychology: A Journal on Normal and Abnormal Development in Childhood and Adolescence, 20:3, 328-342, DOI: 10.1080/09297049.2013.792332

Henry M, Joyal CC, Nolin P. Development and initial assessment of a new paradigm for assessing cognitive and motor inhibition: the bimodal virtual-reality Stroop. J Neurosci Methods. 2012 Sep 30;210(2):125-31. doi: 10.1016/j.jneumeth.2012.07.025.

Olk B, Dinu A, Zielinski DJ, Kopper R. 2018 Measuring visual search and distraction in immersive virtual reality. R. Soc. open sci. 5: 172331. http://dx.doi.org/10.1098/rsos.172331

Gamberini, L. Virtual Reality as a New Research Tool for the Study of Human Memory // CYBERPSYCHOLOGY & BEHAVIOR Volume 3, Number 3, 2000

North, M. M. Virtual Environments and Psychological Disorders / M. M. North, S. M.  // North Electronic Journal of Virtual Culture. – 1994. – Vol. 2(4). - P. 37-42.

North, M. M. Virtual Reality Therapy: An Effective Treatment for Psychological Disorders / M. M. North, S. M. North, J. R. Coble // Virtual reality in neuro-psycho-physiology: Cognitive, clinical and methodological issues in assessment and rehabilitation. – 1997. –Vol. 44. – P. 59.

Cardos, R. Virtual reality exposure therapy in flight anxiety: A quantitative meta-analysis /R. Cardos, D. Oana, D. Daniel // Computers in Human Behavior. – 2017. – Vol. 72. – P. 371-380.

Marchelino, E. S. Overcome Acrophobia with the Help of Virtual Reality and Kinect Technology / E. S. Marchelino, D. Angkasa, H. Turaga, R. Sutoyo // Procedia Computer Science. – 2017. – Vol. 116. – P. 476-483.

Michael, P. Virtual reality based simulators for spine surgery: a systematic review / P. Michael, L. Marc, S. Philipp, W. Patrick, W. Matthias // The Spine Journal. – 2017. – Vol.  17 (9). – P. 1352-1363.

Silvia GR Neri, Jefferson R Cardoso, Lorena Cruz, Ricardo M Lima, Ricardo J de Oliveira, Maura D Iversen and Rodrigo L Carregaro Do virtual reality games improve mobility skills and balance measurements in community- dwelling older adults? Systematic review and meta-analysis Clinical Rehabilitation 1–13 2017 Oct;31(10):1292-1304. doi: 10.1177/0269215517694677

Steiner, G. Z., Barry, R. J., & Gonsalvez, C. J. (2013). Can working memory predict target-to-target interval effects in the P300 ? International Journal of Psychophysiology, 89(3), 399–408. https://doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2013.07.011

Gonthier, C., Braver, T. S., & Bugg, J. M. (2016). Dissociating proactive and reactive control in the Stroop task. Memory & Cognition, 44(5), 778–788. https://doi.org/10.3758/s13421-016-0591-1

Wessel, J. R., & Aron, A. R. (2017). On the Globality of Motor Suppression: Unexpected Events and Their Influence on Behavior and Cognition. Neuron, 93(2), 259–280. http://doi.org/10.1016/j.neuron.2016.12.013

Coxon, J. P., Stinear, C. M., & Byblow, W. D. (2007). Selective Inhibition of Movement. Journal of Neurophysiology, 97(3), 2480–2489. http://doi.org/10.1152/jn.01284.2006

MacDonald, H. J., Stinear, C. M., & Byblow, W. D. (2012). Uncoupling response inhibition. Journal of Neurophysiology, 108(5), 1492–500. http://doi.org/10.1152/jn.01184.2011

Van Den Wildenberg, W. P. M., Burle, B., Vidal, F., Van Der Molen, M. W., Ridderinkhof, K. R., & Hasbroucq, T. (2010). Mechanisms and dynamics of cortical motor inhibition in the stop-signal paradigm: A TMS study. Journal of Cognitive Neuroscience, 22(2), 225–39. http://doi.org/10.1162/jocn.2009.21248

Wessel, J. R., & Aron, A. R. (2013). Unexpected Events Induce Motor Slowing via a Brain Mechanism for Action-Stopping with Global Suppressive Effects. Journal of Neuroscience, 33(47), 18481–18491. http://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3456-13.2013

MacDonald, H. J., Coxon, J. P., Stinear, C. M., & Byblow, W. D. (2014). The fall and rise of corticomotor excitability with cancellation and reinitiation of prepared action. Journal of Neurophysiology, 112(11), 2707–17. http://doi.org/10.1152/jn.00366.2014

Winkel, J., Keuken, M. C., van Maanen, L., Wagenmakers, E. J., & Forstmann, B. U. (2014). Early evidence affects later decisions: Why evidence accumulation is required to explain response time data. Psychonomic Bulletin and Review, 21(3), 777–84. http://doi.org/10.3758/s13423-013-0551-8

Aron, A. R., Durston, S., Eagle, D. M., Logan, G. D., Stinear, C. M., & Stuphorn, V. (2007). Converging Evidence for a Fronto-Basal-Ganglia Network for Inhibitory Control of Action and Cognition. Journal of Neuroscience, 27(44), 11860–11864. http://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3644-07.2007

Aron, A. R., Poldrak, N.A. (2006). Cortical and Subcortical Contributions to Stop Signal Response Inhibition: Role of the Subthalamic Nucleus. Journal of Neuroscience, 26(9), 2424–2433. http://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4682-05.2006

Jahfari, S., Waldorp, L., van den Wildenberg, W. P. M., Scholte, H. S., Ridderinkhof, K. R., & Forstmann, B. U. (2011). Effective Connectivity Reveals Important Roles for Both the Hyperdirect (Fronto-Subthalamic) and the Indirect (Fronto-Striatal-Pallidal) Fronto-Basal Ganglia Pathways during Response Inhibition. Journal of Neuroscience, 31(18), 6891– 6899. http://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.5253-10.2011

Watanabe, T., Hanajima, R., Shirota, Y., Tsutsumi, R., Shimizu, T., Hayashi, T., … Konishi, S. (2015). Effects of rTMS of Pre-Supplementary Motor Area on Fronto Basal Ganglia Network Activity during Stop-Signal Task. Journal of Neuroscience, 35(12), 4813– 4823. http://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3761-14.2015

Forstmann, B. U., Anwander, A., Schafer, A., Neumann, J., Brown, S., Wagenmakers, E.-J., … Turner, R. (2010). Cortico-striatal connections predict control over speed and accuracy in perceptual decision making. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(36), 15916–20. http://doi.org/10.1073/pnas.1004932107

Hochman, E. Y., Wang, S., Milner, T. E., & Fellows, L. K. (2015). Double dissociation of error inhibition and correction deficits after basal ganglia or dorsomedial frontal damage in humans. Neuropsychologia, 69, 130–9. http://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2015.01.023

Bartoli, E., Aron, A. R., & Tandon, N. (2018). Topography and timing of activity in right inferior frontal cortex and anterior insula for stopping movement. Human Brain Mapping, 39(1), 189–203. http://doi.org/10.1002/hbm.23835

Duann, J.-R., Ide, J. S., Luo, X., & Li, C. -s. R. (2009). Functional Connectivity Delineates Distinct Roles of the Inferior Frontal Cortex and Presupplementary Motor Area in Stop Signal Inhibition. Journal of Neuroscience, 29(32), 10171–10179. http://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1300-09.2009

Cavanagh, J. F., Wiecki, T. V., Cohen, M. X., Figueroa, C. M., Samanta, J., Sherman, S. J., & Frank, M. J. (2011). Subthalamic nucleus stimulation reverses mediofrontal influence over decision threshold. Nature Neuroscience, 55(1), 8–23. http://doi.org/10.1038/nn.2925

Bastin, J., Polosan, M., Benis, D., Goetz, L., Bhattacharjee, M., Piallat, B., … David, O. (2014). Inhibitory control and error monitoring by human subthalamic neurons. Translational Psychiatry, Sep 9;4:e439. http://doi.org/10.1038/tp.2014.73

Bastin, J., Deman, P., David, O., Gueguen, M., Benis, D., Minotti, L., … Jerbi, K. (2017). Direct Recordings from Human Anterior Insula Reveal its Leading Role within the Error-Monitoring Network. Cerebral Cortex, 27(2), 1545–1557. http://doi.org/10.1093/cercor/bhv352

Ham, T., Leff, A., de Boissezon, X., Joffe, A., & Sharp, D. J. (2013). Cognitive Control and the Salience Network: An Investigation of Error Processing and Effective Connectivity. Journal of Neuroscience, 33(16), 7091–7098. http://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4692-12.2013

Ullsperger, M., Harsay, H. A., Wessel, J. R., & Ridderinkhof, K. R. (2010). Conscious perception of errors and its relation to the anterior insula. Brain Structure & Function, 214(5–6), 629–643. http://doi.org/10.1007/s00429-010-0261-1

Arbel, Y & Donchin, E (2009). Parsing the componential structure of post-error ERPs: A principal component analysis of ERPs following errors. Psychophysiology, 46(6), 1179–1189. http://doi.org/10.1111/j.1469-8986.2009.00857.x

Vocat, R., Pourtois, G., & Vuilleumier, P. (2011). Parametric modulation of error-related ERP components by the magnitude of visuo-motor mismatch. Neuropsychologia, 49(3), 360–7. http://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2010.12.027

Vocat, R., Pourtois, G., & Vuilleumier, P. (2008). Unavoidable errors: A spatio-temporal analysis of time-course and neural sources of evoked potentials associated with error processing in a speeded task. Neuropsychologia, 46(10), 2545–55. http://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2008.04.006

Roger, C., Bénar, C. G., Vidal, F., Hasbroucq, T., & Burle, B. (2010). Rostral Cingulate Zone and correct response monitoring: ICA and source localization evidences for the unicity of correct- and error-negativities. NeuroImage, 51(1), 391–403. http://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2010.02.005

Endrass, T., Klawohn, J., Preuss, J., & Kathmann, N. (2012). Temporospatial dissociation of Pe subcomponents for perceived and unperceived errors. Frontiers in Human Neuroscience, 6, 178. http://doi.org/10.3389/fnhum.2012.00178

Murphy, P. R., Robertson, I. H., Allen, D., Hester, R., & O’Connell, R. G. (2012). An electrophysiological signal that precisely tracks the emergence of error awareness. Frontiers in Human Neuroscience, 6, 65. http://doi.org/10.3389/fnhum.2012.00065

Boldt A, Yeung N. Shared neural markers of decision confidence and error detection. J Neurosci. 2015 Feb 25;35(8):3478-84. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0797-14.2015.

Hajcak, G., McDonald, N., & Simons, R. F. (2003). To err is autonomic: Error-related brain potentials, ANS activity, and post-error compensatory behavior. Psychophysiology, 40(6), 895–903. http://doi.org/10.1111/1469-8986.00107

Chang, A., Chen, C. C., Li, H. H., & Li, C. S. R. (2014). Event-related potentials for post-error and post-conflict slowing. PLoS ONE, 9(6), e99909. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0099909

Schandry, R. (1981). Heartbeat perception and emotional experience. Psychophysiology, 18(4), 483–488.

Zamariola, G., Maurage, P., Luminet, O., & Corneille, O. (2018). Interoceptive accuracy scores from the heartbeat counting task are problematic: Evidence from simple bivariate correlations. Biological Psychology, 137, 12–17. http://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2018.06.006

Sueyoshi, T., Sugimoto, F., Katayama, J., & Fukushima, H. (2014). Neural correlates of error processing reflect individual differences in interoceptive sensitivity. International Journal of Psychophysiology, 94(3), 278–86. http://doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2014.10.001

Godefroid, E., Pourtois, G., & Wiersema, J. R. (2016). Joint effects of sensory feedback and interoceptive awareness on conscious error detection: Evidence from event related brain potentials. Biological Psychology, 114, 49–60. http://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2015.12.005

Plessow F, Schade S, Kirschbaum C, Fischer R. Successful voluntary recruitment of cognitive control under acute stress. Cognition. 2017 Nov;168:182-190. doi: 10.1016/j.cognition.2017.06.016.

Cantelon JA, Giles GE, Eddy MD, Haga Z, Mahoney CR, Taylor HA, Davis FC. Exerting cognitive control under threat: Interactive effects of physical and emotional stress. Emotion. 2018 Oct 15. doi: 10.1037/emo0000509.

Код для цитирования: Скопировать