Virtuella världar hjälper oss att förstå hjärnan

Genom att kombinera mätningar av hjärnaktivitet med datorgenererade virtuella världar och teorier om hjärnans funktion läggs en grund för att skapa datorapplikationer på hjärnans villkor. Detta enligt den avhandling som Daniel Sjölie försvarar vid Umeå universitet den 17 maj.

Datorgenererade virtuella världar ger oss unika möjligheter att studera den mänskliga hjärnan i verklighetstrogna men exakt kontrollerade situationer. Begreppet “datorgenererad närvaro” får en central betydelse, då målet med virtuella världar ofta är att lura användaren och dennes hjärna att känna sig närvarande i den virtuella världen. En sådan känsla av närvaro bygger på att den virtuella världen känns realistisk och bekant, så att man förstår den intuitivt och reagerar realistiskt.

Med hjälp av funktionell hjärnavbildning (fMRI) där hjärnan avbildas in action kan vi få kunskap om hur detta fungerar i hjärnan, och vilka faktorer som är viktiga när man utvecklar realistiska virtuella världar.

– Vår hjärna arbetar i hög grad i förhållande till förväntningar, genom att förutsäga vad som kan hända så att vi alltid är beredda att reagera effektivt och kan undvika farliga överraskningar. Att skapa en känsla av närvaro handlar om att skapa en virtuell värld som fungerar som vi förväntar oss. Man kan säga att hjärnan hela tiden kör en mental simulering av vad som kan hända i vår omgivning och när det som faktiskt händer stämmer med vad vi har simulerat är vår hjärna synkroniserad med den yttre världen. Detta fungerar på samma sätt oavsett om den yttre världen är den vanliga fysiska eller en datorgenererad virtuell värld, säger Daniel Sjölie.

Mot denna bakgrund kan vi förvänta oss att hjärnaktivitet relaterad till en känsla av närvaro varierar för olika virtuella världar och situationer.

Daniel Sjölie har utfört två fMRI-studier för att undersöka både hur grundläggande aspekter av virtuella världar, som rörelse i en 3D-värld, påverkar hjärnaktiviteten samt vad som händer när ens känsla av närvaro störs av något som känns konstigt i en virtuell värld.

– Speciellt intressant är hur sådana störningar kan kopplas till hjärnaktivitet relaterad till att pussla ihop vad man vill göra, vad man ser, vad man känner och vad man kan göra.

Genom att fokusera på hur hjärnan hela tiden synkroniserar mot omgivningen kan vi förstå hur man kan designa och manipulera virtuella världar för att optimera samspelet mellan dator och hjärna. Specifika kognitiva funktioner kan påverkas genom att kombinera bekant realism med ny, obekant och eventuellt slumpmässig information. Till exempel kan en i övrigt realistisk virtuell människa programmeras att röra sig på ett oväntat sätt. Sådana tekniker är speciellt intressanta för datorapplikationer för diagnostik eller rehabilitering av kognitiva problem, som exempelvis demens eller Alzheimers.

Daniel Sjölie, kommer från Dals-Ed, Dalsland, och har en civilingenjörsexamen i datavetenskap vid Umeå universitet. Han har varit doktorand vid Institutionen för datavetenskap i samarbete med institutionen för integrativ medicinsk biologi och Umeå center for Functional Brain Imaging, vid Umeå universitet.

Om disputationen:
Fredagen den 17 maj försvarar Daniel Sjölie, institutionen för datavetenskap, sin avhandling med titeln: Human brains and virtual realities - computer-generated presence in theory and practice. Svensk titel: Mänskliga hjärnor och virtuella verkligheter - datorgenerad närvaro i teori och praktik.
Disputationen äger rum kl 13.15 i N360, Naturvetarhuset.
Fakultetsopponent är professor Giuseppe Riva, Dipartimento di Psicologia, Università Cattolica del Sacro Cuore, Milano, Italy.

Läs hela eller delar av avhandlingen på:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-68664

För mer information, kontakta gärna:
Daniel Sjölie, institutionen för datavetenskap
Telefon: 070-515 63 53
E-post: daniel@cs.umu.se