Contributions to the Development of Objective Techniques for Presence Measurement in Virtual Environments by means of Brain Activity Analysis

Abstract

En esta tesis, se propone el uso de la técnica de Doppler transcraneal (DTC) para monitorizar la actividad cerebral durante la exposición a entornos virtuales (EV) y así poder analizar los correlatos cerebrales del sentido de presencia. Las hipótesis de partida son las siguientes: 1) DTC se podrá utilizar fácilmente en combinación con sistemas de realidad virtual. 2) Los datos de velocidad de flujo sanguíneo medidos por DTC se podrán utilizar para analizar cambios de actividad cerebral durante la exposición a EV. 3) Habrá diferencias en la velocidad del flujo sanguíneo asociadas a distintos niveles de presencia. 4) Habrá correlación entre el grado de presencia medido por cuestionarios y parámetros de la velocidad de flujo sanguíneo. 5) Cada componente de la experiencia virtual tendrá una influencia en las variaciones de velocidad observadas. Para analizar las hipótesis planteadas, se realizaron cuatro experimentos distintos, en los que se analizó la velocidad del flujo sanguíneo durante: 1) distintas condiciones de navegación, 2) distintas condiciones de inmersión, 3) una tarea de percepción visual y 4) tareas motoras para manejo de un joystick. Durante la tesis, se han propuesto distintas técnicas de procesado de señal basadas en análisis espectral y en la obtención parámetros no lineales de la señal, que no habían sido utilizadas previamente en experimentos psicofisiológicos con DTC. Se ha observado que existe un incremento en la velocidad del flujo sanguíneo durante la exposición a un EV, el cual puede deberse a distintos factores que intervienen en la experiencia: tareas de interacción visuoespacial, tareas de atención, la creación y ejecución de un plan motor, cambios emocionales Los análisis han mostrado que existen correlaciones significativas entre la velocidad media de flujo sanguíneo en las arterias cerebrales medias durante la exposición al EV y respuestas a los cuestionarios de presencia utilizados.