Se c'è un suono familiare ogni volta che un volontario prova un dispositivo interattivo che utilizza la stimolazione muscolare elettrica, probabilmente è una risata. Anche per gli utenti esperti della tecnologia, la sensazione di una macchina che controlla il tuo corpo è innaturale e strana. Qualcosa nell'esperienza sconvolge il senso di azione delle persone, la sensazione di avere il controllo delle proprie azioni, il che potrebbe interferire con il potenziale della tecnologia per migliorare l'apprendimento e rendere la realtà virtuale più realistica.

Come Ass. Il prof. Pedro Lopes ha esplorato i dispositivi attraverso una lente di interfaccia uomo-computer, prima nel suo lavoro di dottorato all'Hasso Plattner Institute in Germania e ora all'Università di Chicago, si è interessato al fatto che l'agenzia possa essere misurata, controllati o anche ripristinati durante l'uso di tali dispositivi. In due recenti articoli pionieristici, Lopes e collaboratori sono stati sulle tracce dell'agenzia, usando di tutto, dalle macchine per la presentazione agli scanner cerebrali fMRI.

"Abbiamo iniziato ponendoci la domanda:l'elettrostimolazione muscolare deve sempre sembrare innaturale, o c'è qualcosa che possiamo fare per farlo sentire più in sintonia con la tua volontà?" ha detto Lopes. "Penso che abbiamo appena iniziato a rispondere, ma ci sono infiniti modi di guardare a questa cosa perché è una questione così filosofica".

La ricerca sull'agenzia è iniziata con una semplice demo eseguita a una conferenza del 2018 da Jun Nishida, ora ricercatore post-dottorato presso l'Università di Chicago:la stimolazione muscolare elettrica potrebbe aiutare le persone a catturare un marker lanciato da un'altra persona a breve distanza?

lo ha fatto, e come previsto, la maggior parte dei volontari ha attribuito l'azione alla macchina, non i propri riflessi. Ma una piccola minoranza di partecipanti non era d'accordo, dicendo che la stimolazione, noto come SME, non deve essere stato acceso perché hanno catturato il segnalino senza assistenza.

Questi valori anomali hanno ispirato un esperimento in cui Lopes, Nishida e Shunichi Kasahara di Sony Computer Science Laboratories regolano i tempi in cui l'EMS ha attivato un utente per eseguire una particolare attività, come premere un pulsante in risposta a uno stimolo, o azioni più avanzate come fotografare una palla da baseball in rapido movimento. Hanno scoperto che esiste una finestra temporale in cui diventa molto difficile per gli utenti distinguere tra le proprie azioni e quelle generate da EMS.

"Se lo facciamo molto presto, sembrerà molto artificiale, perché fai qualcosa di completamente sovrumano:colpisci una palla molto più velocemente o prendi la penna molto presto, " disse Lopes. "Ma se facessimo la stimolazione solo un po' prima che tu lo faresti normalmente, potresti anche non accorgerti che questa era la stimolazione muscolare e non tu. Ti senti come se ce l'avessi fatta".

In quello studio, Ai soggetti è stato chiesto verbalmente dopo il compito se sentivano di averlo fatto da soli o se erano stati aiutati dal dispositivo EMS. In un recente documento, Lopes è andato più in profondità, sentire direttamente dal cervello dei partecipanti se sentivano l'agenzia misurando la sua attività elettrica durante un'attività di realtà virtuale.

In un ambiente di realtà virtuale, agli utenti è stato chiesto di toccare una scatola virtuale. Proprio quando le loro dita hanno contattato la scatola virtuale hanno ricevuto un feedback visivo, o immagini accompagnate da vibrazioni sulla punta delle dita, o tutto quanto sopra accompagnato anche da stimolazione muscolare. Ma in un certo sottoinsieme di prove, quel feedback era "sbagliato, " che si verificava prima che l'utente sembrasse toccare la scatola. Quando si verificava questa discrepanza, i ricercatori hanno visto un notevole cambiamento nell'attività elettrica del cervello, un segnale neurale che l'esperienza della realtà virtuale era meno realistica.

"Il tuo cervello ha un buon rilevatore per sapere se ti senti come se fossi lì, " Ha detto Lopes. "È una specie di misurazione dinamica di come ti senti in quei mondi virtuali, anche se non è necessario segnalarlo."

Quel progetto si integrava con una collaborazione simultanea tra Lopes e neuroscienziati presso l'University College London &FU Berlin, che voleva utilizzare EMS e fMRI per cercare aree cerebrali che distinguono tra movimento autogenerato e generato esternamente. La domanda riflette la natura selettiva del tatto, dove alcune sensazioni, come dalle tue dita mentre cerchi una moneta in tasca, può essere estremamente sensibile mentre altri, come il movimento delle braccia da e verso la tasca, sono praticamente impercettibili.

Lopes ha aiutato a progettare un sistema in cui ai partecipanti a uno scanner fMRI è stato chiesto di flettere il dito medio con o senza l'aiuto di EMS, ricevere uno stimolo tattile che simula di toccare una superficie dura su metà delle prove. Questa configurazione ha permesso ai ricercatori di separare i sistemi motori e sensoriali del cervello, e cercare l'area del cervello che potenzialmente sintonizza queste risposte. I dati indicavano una regione chiamata corteccia insulare posteriore, che ha risposto con forza al tocco durante il movimento autogenerato, ma non durante la stimolazione EMS.

"Suggerisce che in realtà c'è un meccanismo associato al tocco che controlla l'agenzia e regola questi input, il che potrebbe spiegare perché possiamo cambiare così rapidamente da una cosa all'altra, se è dall'alto verso il basso, " Ha detto Lopes. "Quel piccolo processo sembra sapere cosa sta succedendo."

Concentrarsi su quest'area del cervello e sulla sua attività elettrica potrebbe guidare gli ingegneri a progettare la prossima ondata di dispositivi EMS. Il monitoraggio dell'attività cerebrale di un utente potrebbe aiutare gli sviluppatori a sapere, senza chiedere, se un'esperienza di realtà virtuale è percepita come reale, in modo che possano mettere a punto il software di conseguenza. Più in generale, preservare un senso di agentività nell'utente potrebbe rendere l'EMS più efficace nell'insegnare a qualcuno come eseguire un'azione fisica, come migliorare un colpo di tennis o suonare uno strumento.

"La prossima cosa che stiamo cercando di vedere è, usando questi tempi precisi che ti aiutano ad essere un po' più veloce ma ti forniscono comunque molta agenzia, questo influenza il modo in cui impareresti con un sistema del genere?" disse Lopes. "Non ti migliorerebbe notevolmente, perché sappiamo che se cambia troppo dalle tue aspettative, non ci crederai. Questi piccoli cambiamenti potrebbero farti sentire come se stessi migliorando e darti molte possibilità di migliorare".