Multisensory processing and agency in vr embodiment: interactions through bci and their therapeutic applications
- Autores: Birgit Nierula
- Directores de la Tesis: Maria Victoria Sanchez Vives (dir. tes.), Melvyn Slater (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Doron Friedman (presid.), Josep Marco Pallarés (secret.), Antonio Oliviero (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
La experiencia de saber que este cuerpo es mi cuerpo se entiende por body ownership y está estrechamente relacionada con la conciencia. Se cree que el body ownership emerge de procesos de integración multisensorial, tal y como se ha demostrado a través de la ilusión de la mano de goma. Esta ilusión induce la sensación de ownership sobre una mano de goma tras ocultar la mano real de la persona fuera de su vista y estimulándolas de forma simultánea con un pincel. El resultado es la experiencia ilusoria de que la mano de goma es parte de nuestro propio cuerpo. Las ilusiones de body ownership también se pueden experimentar en realidad virtual (RV) inmersiva, método que se ha utilizado en los tres experimentos llevados a cabo en esta tesis.\par El primer experimento de esta tesis tenía el objetivo de investigar los mecanismos subyacentes en el body ownership. Los experimentos sobre la percepción táctil, visual y auditiva mediante registros electroencefalográficos muestran que la actividad neuronal espontánea, que es una actividad neuronal relacionada con inputs u outputs específicos del cerebro, puede predecir la percepción de un estímulo. La actividad neuronal espontánea medida con fMRI típicamente fluctúa entre 0,01 y 0,1Hz y se cree que está organizada en redes, también denominadas redes en estado de reposo. Estas redes se han relacionado con funciones cognitivas, somatosensoriales y sensoriales. Algunas personas que participaron en experimentos de body ownership en nuestro laboratorio reportaron sentir cambios en el body ownership a lo largo del tiempo, planteando la pregunta de si tales fluctuaciones de la ilusión del body ownership están presentes en más personas y si es posible predecir estas fluctuaciones de la ilusión con la actividad espontánea del cerebro. Para investigar esto, medimos los cambios en la ilusión de body ownership con una tarea de simultaneidad visuo-táctil en dos condiciones diferentes. En una condición el participante experimentó un alto grado de body ownership y en la otra un bajo grado. Encontramos diferencias en el umbral de simultaneidad requerido para la tarea de simultaneidad visuo-táctil entre las condiciones de alto y bajo body ownership. También encontramos que la experimentación de un alto y bajo nivel de body ownership fluctúa en el tiempo tiempo, lo que podría reflejar fluctuaciones en la integración multisensorial. Más investigación es requerida para comprender la relación entre la actividad cerebral espontánea y las fluctuaciones en el body ownership. Los resultados se discuten en relación al diseño experimental utilizado.
El segundo experimento tenía el objetivo de investigar la relación entre las ilusiones de body ownership y la percepción del dolor. Se ha demostrado que la observación del propio cuerpo puede tener propiedades analgésicas. Este efecto ampliamente conocido en relación a nuestra mano real ha sido también estudiado en manos poseídas de forma ilusoria encontrando resultados contradictorios. Mientras que el efecto analgésico de mirar a la propia mano se ha replicado en embodiment inducido en RV, existen hallazgos polémicos en referencia a la ilusión de la mano de goma: algunos autores encuentran un efecto analgésico al mirar la mano de goma poseída y otros no. Una diferencia crucial entre la ilusión de la mano de goma y el embodiment inducido en RV es que en RV se puede colocar la mano real y virtual en la misma localización, mientras que por obvias razones esto no es posible en la ilusión de la mano de goma. Para probar si la distancia entre la mano real y la mano artificial poseída puede explicar los hallazgos contradictorios en la literatura hemos manipulado la distancia y la estimulación visuo-táctil en un diseño experimental bifactorial midiendo los umbrales de dolor individual (HPT) de los participantes. Nuestros datos mostraron que el HPT era mayor cuando ambas manos se colocaban en la misma localización en comparación a cuando estaban situadas a 30 cm de distancia, mientras que la simultaneidad de la estimulación visuo-táctil no influyó en el HPT. También encontramos una relación positiva entre los niveles reportados de body ownership y HPT. Los resultados obtenidos se discuten en referencia a la bibliografía reciente y con respecto a sus implicaciones terapéuticas.
Cuando las personas experimentan altos niveles de body ownership sobre un cuerpo virtual que realiza acciones, esas acciones pueden atribuirse erróneamente al yo. La auto-atribución de una acción se denomina agency y nos da la sensación de control y responsabilidad sobre nuestras propias acciones. La agency ha sido descrita como resultado de una correspondencia entre la retroalimentación sensorial predicha y la real en una acción motora planificada, un proceso que involucra áreas motoras. Sin embargo, situaciones en que la experimentación de body ownership resulta también en una ilusión de agency sobre un cuerpo artificial plantean la cuestión de si también existe la implicación de áreas motoras en el sentido de agency. En el tercer experimento de esta tesis exploramos esta cuestión en el contexto de las interfaces cerebro-ordenador (BCI). En dos condiciones, los participantes controlaron el movimiento de un brazo virtual a través de una BCI que utilizaba la actividad de áreas motoras o visuales contra una tercera condición control en que los participantes simplemente observaron el movimiento. Nuestros datos muestran que las puntuaciones más altas en el sentido de agency fueron obtenidas al utilizar áreas motoras, mientras que las puntuaciones con áreas visuales fueron las segundas más altas y las puntuaciones más bajas sucedieron en la observación del movimiento virtual. Curiosamente, la responsabilidad sobre las consecuencias de la acción sólo fue inducida cuando el movimiento virtual era controlado a través de las áreas motoras. Adicionalmente, mientras más alta era la actividad en las áreas motoras, más altos fueron las puntuaciones reportadas en el sentido de responsabilidad. Se discute la contribución que estos resultados suponen para nuestro conocimiento del sentido de agency en base a cómo diferentes protocolos de BCI afectan el sentido de agency y en sus implicaciones terapéuticas.
En conjunto, estos experimentos investigaron los procesos subyacentes en el body ownership y sus influencias en la percepción del dolor y en el sentido de agency. Los resultados tienen implicaciones en la gestión del dolor y la rehabilitación neurológica.
