RELACIÓN DE LA PRESENCIA Y LA CORPORIZACIÓN EN REALIDAD VIRTUAL EN INDIVIDUOS CON ICTUS

Abstract

[ES] Actualmente existe un creciente número de estudios que muestran resultados prometedores en intervenciones basadas en realidad virtual en diferentes poblaciones neurológicas, con especial énfasis en poblaciones que han sufrido un ictus. El interés en la realidad virtual se basa en su capacidad para recrear entornos controlados, inmersivos e interactivos que involucran a los participantes en ejercicios intensos y personalizados, características clave en las intervenciones efectivas de neurorrehabilitación. La interacción, así como la representación corporal del usuario en un mundo virtual, suelen estar mediadas a través de entes virtuales, o avatares, que representan síncronamente movimientos corporales reales o responden a eventos mediante dispositivos de entrada externos. Los avatares no solo proporcionan un ancla en el mundo virtual para las tareas visomotoras, sino que su morfología también puede tener implicaciones en el comportamiento de los usuarios. Si bien una gran cantidad de estudios se han centrado en comprender los mecanismos subjetivos subyacentes a una exposición de realidad virtual (presencia y corporización o embodiment, principalmente) en individuos sanos, la transferencia de estos hallazgos a individuos con ictus no es evidente y permanece sin explorar. La presencia se define como el grado en que un individuo es incapaz de reconocer que una experiencia es generada por ordenador. A su vez, la corporización se define como la auto conciencia que un individuo tiene de su propio cuerpo. Estudios previos han identificado diferentes componentes que constituyen la corporización, incluyendo la propiedad, la localización y la agencia. La posible variación de dichos mecanismos podría afectar a la experiencia dentro de un entorno virtual y, en última instancia, a la efectividad clínica de las intervenciones de neurorrehabilitación. El objetivo principal de este trabajo es salir al paso de esta incógnita, determinando y comparando la presencia y la corporización en un entorno virtual en usuarios sanos y con ictus. El presente trabajo incluye cuatro estudios con sujetos sanos y con ictus, que se realizaron con dicho objetivo. Adicionalmente, se realizaron dos estudios complementarios donde se caracterizaron los sistemas de estimulación audiovisual y de registro del movimiento utilizados en este experimento. En el primer estudio se analizó la relación entre la presencia y la inmersión de los usuarios sanos durante una tarea en un entorno virtual mostrado mediante un casco de realidad virtual, donde los usuarios interaccionaban mediante movimientos corporales, detectados con un dispositivo de captura de movimiento. Los siguientes dos estudios caracterizaron las respuestas subjetivas, comportamentales y fisiológicas de la sensación de corporización en sujetos sanos y en individuos con ictus. Se utilizó la ilusión de la mano de goma para analizar la propiedad y la localización en ausencia de movimiento. Los resultados de estos estudios indican que los individuos con ictus parecen ser más propensos a sentir propiedad sobre un elemento externo a su cuerpo que los sujetos sanos. Además, a través de estos estudios se pudieron determinar otros efectos como la variación de la corporización con la edad en sujetos sanos o la respuesta muscular en sujetos con ictus y su relación con esta sensación. El último estudio caracterizó la interacción de la presencia y la corporización tanto en sujetos sanos como con ictus en un entorno virtual, homólogo al utilizado previamente. Los resultados derivados de este estudio proporcionan la primera evidencia de que los individuos con ictus pueden experimentar la sensación de presencia y corporización con algo menos de intensidad, pero de manera comprable a sujetos sanos. Estos hallazgos confirman la vivacidad de la experiencia virtual tras un ictus, lo cual podría constituir la base de la efectividad de las intervenciones de neurorrehabilitación medi

[CA] Actualment existeix un creixent nombre d'estudis que mostren resultats prometedors en intervencions basades en realitat virtual incloent diferents poblacions neurològiques, amb especial èmfasi en poblacions amb seqüeles d'ictus. L'interès en la realitat virtual es basa en la seua capacitat per recrear entorns controlats, immersius i interactius que involucren als participants en exercicis intensos i personalitzats, característiques claus en les intervencions efectives de neurorrehabilitació. La interacció, així com la representació corporal de l'usuari en un món virtual, sol estar facilitada a través d'ens virtuals o avatars, que representen sincrònicament moviments corporals reals o que responen a esdeveniments determinants mitjançant dispositius d'entrada externs. Els avatars no només proporcionen una àncora en el món virtual per a les tasques visiomotores, sinó que amb la seua morfologia també poden tindre implicacions al comportament dels usuaris. Tot i que una gran quantitat d'estudis s'han centrat en comprendre els mecanismes subjectius subjacents a una exposició de realitat virtual (presència i corporització o embodiment, principalment) en individus sans, la transferència d'aquests descobriments a individus amb ictus no és evident i roman sense explorar. La presència es defineix com el grau amb què un individu no és capaç de reconèixer que una experiència es generada per un ordinador. Així mateix, la corporització es defineix com l'autoconsciència que un individu té del seu propi cos i està dividida en tres constructes: la propietat, la localització i l'agència. Les possibles variacions d'aquests mecanismes poden afectar a l'experiència dins d'un entorn virtual i, en última instància, a l'efectivitat clínica de les intervencions de neurorrehabilitació. L'objectiu principal d'aquest treball és respondre aquesta incògnita, determinant i comparant la presència i la corporització a un entorn virtual amb usuaris sans i amb ictus. El present treball inclou quatre estudis amb subjectes sans i amb ictus, que es van realitzar amb aquest objectiu. Addicionalment, es van realitzar dos estudis complementaris prèviament on es van caracteritzar els sistemes d'estimulació audiovisual i de registre del moviment utilitzats. Al primer estudi, es va analitzar la relació entre la presència i la immersió en usuaris sans durant una tasca a un entorn virtual mostrat mitjançant un casc de realitat virtual, on el usuaris interaccionaven a través de moviments corporals, detectats amb un dispositiu de captura de moviment. Els següents dos estudis van caracteritzar les respostes subjectives, de comportament i fisiològiques de la sensació de corporització en subjectes sans i individus amb ictus. Es va utilitzar la il·lusió de la mà de goma per analitzar la propietat i la localització en absència de moviment. Els resultats d'aquests estudis indicaren que els individus amb ictus semblen ser més propensos a sentir propietat sobre un element extern al seu cos que els subjectes sans. A més a més, mitjançant aquests estudis es van poder determinar altres efectes com la variació de la corporització amb l'edat en subjectes sans o la resposta muscular en subjectes amb ictus i la seua relació amb aquesta sensació. L'últim estudi va caracteritzar la interacció de la presència i la corporització tant en subjectes sans com ictus a un entorn virtual, homòleg al utilitzat prèviament. Els resultats derivats d'aquest estudi proporcionen la primera prova de què els individus amb ictus poden experimentar la sensació de presència i corporització de manera semblant a subjectes sans, si bé amb menys intensitat. Aquests descobriments confirmen la vivacitat de l'experiència virtual després d'un ictus, la qual cosa podria constituir la base de l'efectivitat de les intervencions de neurorrehabilitació mitjançant entorns de realitat virtual.

[EN] An increasing number of studies report promising results of virtual reality (VR)-based interventions in different neurological populations, with particular emphasis on stroke. Interest on VR is based on its ability to recreate controlled, immersive, and interactive environments that engage participants in intensive and customized exercises. Importantly, these features have been repeatedly reported as pillars of effective neurorehabilitation interventions. Interaction and bodily presence in the virtual world is usually mediated through virtual selves, or avatars, which synchronously represent actual body movements or respond to events on external input devices. Embodied self-representations in the virtual world not only provide an anchor for visuomotor tasks, but their morphology can also have behavioral implications. While a significant body of research has focused on the underlying subjective mechanisms of exposure to VR (mainly presence and embodiment) on healthy individuals, the transference of these findings to individuals with stroke is not evident and remains unexplored. The sense of presence can be defined as the degree to which an individual is unable to recognize that an experience is computer-generated. Classical definitions of embodiment have resorted to the concept of bodily self-consciousness. Previous research has identified different constitutive components of embodiment, including body-ownership, self-location, and agency. The possible variation of these mechanisms could affect the experience and, ultimately, the clinical effectiveness of neurorehabilitation interventions. The main objective of this work is to delve into these questions, by determining and comparing the sense of embodiment and presence in a virtual environment of a sample of healthy subjects and individuals with stroke. The present work includes four primary studies involving healthy people and people with stroke and two complementary studies that aimed to characterize the audiovisual stimulation devices and motion tracking systems used. The first primary study investigated the connection between presence and immersion in healthy subjects during a task in a virtual environment displayed by a VR headset. Participants interacted through body movements, detected with a motion tracking device. The following two primary studies determined the subjective, behavioural, and physiological responses to embodiment in healthy subjects and individuals with stroke. These studies used the rubber hand illusion to investigate body-ownership and self-location in absence of movement. The results of these studies indicated that individuals with stroke appear to be most likely to feel body-ownership over an external body part than healthy subjects. Moreover, these studies explored other effects, such as the dependence of embodiment with age in healthy subjects or the muscular responses in individuals with stroke and its relation to embodiment. The last primary study investigated the interaction of presence and embodiment both in healthy subjects and individuals with stroke in a virtual environment, homologous to the one used previously. The results of this study provided first evidence that individuals with stroke experiment comparable (but slightly lower) sense of embodiment and presence to healthy controls during exposure to VR. These findings confirm the vivacity of the virtual experience after a stroke, which could constitute the basis for the effectiveness of neurorehabilitation interventions using VR environments.