Dr Artur Pilaciński bada mózgową kontrolę ruchu oraz integrację sensoryczną. Pracuje w Ruhr-Universität Bochum w Niemczech w zespole KlaesLab, gdzie zajmuje się m.in. zjawiskiem dotyku fantomowego w rzeczywistości wirtualnej.

PAP: Zacznijmy od początku – czym właściwie jest „wirtualny dotyk”? Jak to możliwe, że czujemy coś, czego fizycznie nie ma?

Dr Artur Pilaciński: Najprościej mówiąc: mózg nie czeka biernie na to, co się wydarzy. On cały czas „zgaduje przyszłość”. Przewiduje, jakie sygnały za chwilę do niego dotrą – z oczu, skóry, z różnych zmysłów – i na tej podstawie przygotowuje się do działania.

Od pierwszych miesięcy życia uczymy się świata przez doświadczenie. Dziecko bierze przedmiot do ręki, ogląda go, ściska, czasem wkłada do ust. W ten sposób mózg buduje coś w rodzaju wewnętrznego słownika: „tak wygląda kubek – i tak się go czuje”. Dzięki temu jako dorośli funkcjonujemy niezwykle sprawnie. Wystarczy spojrzeć na kubek, aby mózg automatycznie „wiedział”, że ten kubek będzie miał określoną wagę, że trzeba go chwycić z odpowiednią siłą, że stawi opór przy ściskaniu.

PAP: Czyli świat, który odczuwamy, to w pewnym sensie efekt pracy mózgu „z góry”, a nie tylko tego, co do nas w czasie rzeczywistym dociera?

A.P.: Dokładnie. To nie jest prosty odbiór sygnałów, tylko ich interpretacja i przewidywanie. Mózg łączy to, co widzimy, czujemy i robimy, w jeden spójny obraz.

Najlepiej widać to w sytuacjach, gdy coś się nie zgadza. Wyobraźmy sobie: bierze pani do ręki coś, co wygląda jak ciężki metalowy przedmiot – np. coś, co wygląda jak sztanga - a ta „sztanga” okazuje się lekka, bo jest jej styropianową imitacją. Natychmiast pojawia się uczucie, że „coś jest nie tak”. Albo inny przykład: ktoś podaje pani rękę i jest ona nienaturalnie zimna i wilgotna. To drobiazg, ale od razu wywołuje dyskomfort. Dlaczego? Bo mózg wykrywa błąd względem swoich przewidywań.

PAP: Czyli mózg jest bardziej „detektorem błędów” niż odbiornikiem świata?

A.P.: Tak – i to bardzo wydajnym. Na co dzień ignoruje ogromną liczbę bodźców, żebyśmy mogli skupić się na tym, co ważne. Gdybyśmy świadomie analizowali każdy kontakt skóry z ubraniem, każdy ruch palców czy każdą zmianę temperatury, bylibyśmy – a raczej nasz mózg - za bardzo przeciążeni. Mózg filtruje rzeczywistość i reaguje głównie wtedy, gdy coś odbiega od normy.

PAP: To tłumaczy też, dlaczego nie możemy się sami połaskotać?

A.P.: Dokładnie. Mózg zna nasze ruchy „z wyprzedzeniem”. Kiedy sama pani się dotyka, mózg przewiduje ten bodziec i go tłumi. Natomiast gdy ktoś inny panią dotknie – to już jest nieprzewidywalne. I dlatego reakcja jest znacznie silniejsza.

PAP: No dobrze, przenieśmy się do rzeczywistości wirtualnej. Zakładamy gogle VR i co dalej?

A.P.: W VR dochodzi do bardzo ciekawej sytuacji. Widzi pani swoją rękę i widzi pani, że dotyka ona jakiegoś przedmiotu – na przykład kubka. Dla mózgu to bardzo silny sygnał: „dotykasz”. Ale nie ma żadnego potwierdzenia ze skóry. I wtedy pojawia się konflikt. Mózg rozwiązuje go w prosty sposób – „uzupełnia brakujące informacje”. Innymi słowy: zaczyna wytwarzać odczucie dotyku.

PAP: Co ludzie wtedy czują?

A.P.: Najczęściej mrowienie, delikatny chłód albo uczucie przepływu prądu. To nie jest realistyczne wrażenie trzymania przedmiotu, tylko raczej ogólny sygnał: „coś się dzieje”. Można to porównać do sytuacji, gdy zdrętwieje nam noga i zaczyna „wracać czucie”. To też nie jest konkretny dotyk, tylko niesprecyzowane odczucie.

PAP: Skąd mózg bierze ten sygnał, skoro nic nie dotyka skóry?

A.P.: Bo mózg nie tylko odbiera sygnały – on je również generuje. Kiedy planujemy ruch, np. chwytanie kubka, tworzy jego „wewnętrzną symulację”. W normalnych warunkach ta symulacja jest natychmiast korygowana przez rzeczywiste sygnały z ciała. W VR tych sygnałów nie ma – więc przewidywanie może „przebić się” do świadomości i zostać odczute.

PAP: Czy każdy może tego doświadczyć?

A.P.: Nie – i to jedno z najciekawszych pytań badawczych. Różnice między ludźmi są duże. Najprościej porównać to do wyobraźni. Jedni potrafią wyobrazić sobie smak cytryny tak intensywnie, że aż się krzywią na samą myśl, iż piją jej sok. Inni tego odczucia nie mają, picie soku z cytryny jest dla nich czysto abstrakcyjną myślą. Podobnie jest z dotykiem fantomowym.

PAP: Czy to „błąd systemu”, dowód na ułomność naszego centrum dowodzenia? A może raczej świadczy o jego neuroplastyczności, sprawności, zdolności do dostosowywania się do najbardziej skrajnych, dziwnych nawet warunków?

A.P.: To dowód, że system działa bardzo dobrze. Mózg nie ma wbudowanego rozróżnienia „to jest prawdziwe, a to wirtualne”. On działa według reguł: jeśli coś wygląda i zachowuje się jak rzeczywistość – traktuje to jako rzeczywistość. Rzeczywistość wirtualna wykorzystuje te reguły.

PAP: Jakie mogą być praktyczne zastosowania waszych badań?

A.P.: Najbardziej obiecujące są zastosowania medyczne, szczególnie w leczeniu bólu. Już dziś wiemy, że VR pomaga pacjentom z oparzeniami. Pokazuje się im np. sceny chłodzenia lodem czy zanurzania w śniegu – i to realnie zmniejsza odczuwanie bólu. Mózg reaguje na to tak, jakby ciało było rzeczywiście chłodzone.

My chcemy pójść krok dalej i sprawdzić, czy można wywołać wrażenie dotyku tam, gdzie fizyczny kontakt jest niemożliwy. To szczególnie ważne w przypadku pacjentów z ciężkimi oparzeniami czy przewlekłym bólem – tam dotyk jest albo niemożliwy, albo bardzo bolesny. Jeśli uda się „zastąpić” go sygnałem generowanym przez mózg, moglibyśmy stworzyć zupełnie nową formę terapii.

PAP: Czyli coś w rodzaju „dotyku zastępczego”?

A.P.: Tak. Proszę pomyśleć: kiedy się pani uderzy, automatycznie zaczyna pani masować to miejsce. Dotyk działa przeciwbólowo. Wirtualny dotyk mógłby pełnić podobną funkcję – tyle że bez fizycznego kontaktu. To szczególnie ważne tam, gdzie dotknięcie pacjenta powoduje dodatkowe cierpienie.

PAP: A inne zastosowania?

A.P.: Nie jestem klinicystą, ale z tego, co wiemy z badań, potencjał jest bardzo szeroki. W rehabilitacji po udarze VR pozwala pacjentowi ćwiczyć ruchy w kontrolowanym środowisku, a jednocześnie bardzo precyzyjnie je mierzyć. System może dostosowywać trudność ćwiczeń do aktualnego stanu pacjenta – trochę jak trener personalny dla mózgu.

W diagnostyce, np. choroby Parkinsona, VR pozwala wychwycić bardzo subtelne zmiany ruchu – takie, których lekarz nie jest w stanie dostrzec gołym okiem. Dzięki temu chorobę można wykryć wcześniej.

Z kolei w szkoleniach medycznych lekarze mogą trenować skomplikowane procedury – operacje, zabiegi – w realistycznym środowisku, ale bez ryzyka dla pacjenta. To coś pomiędzy symulatorem lotu a salą operacyjną.

PAP: A zagrożenia?

A.P.: Największe dotyczą sfery społecznej. Jeśli dotyk w VR jest odczuwany jako realny, to także niepożądane interakcje mogą być realnie przeżywane. Był przypadek w Wielkiej Brytanii, gdzie zgłoszono molestowanie w wirtualnym świecie – osoba, której awatara dotknął awatar innego uczestnika chatu VR w intymne miejsce, odczuła to w sposób realny w swoim ciele. Organy ścigania to zlekceważyły… To pokazuje, że prawo i instytucje nie nadążają za technologią.

Problem polega na tym, że dla użytkownika doświadczenie może być bardzo realne – ale dla systemu prawnego wciąż jest „tylko cyfrowe”. To napięcie będzie narastać wraz z rozwojem technologii.

PAP: Na koniec – czy możliwe jest pełne „życie w wirtualnym świecie”?

A.P.: Jeśli chodzi o dorosłego człowieka, to w dużej mierze jest to tylko wyzwanie technologiczne, żeby nie powiedzieć inżynieryjne – trochę jak w filmach takich jak „Matrix”, gdzie mózg otrzymuje sztuczne sygnały zamiast prawdziwych. Tego typu technologia, w postaci interfejsów mózg-komputer, jest już w fazie bardzo zaawansowanych badań, głównie w USA. Potrafimy już nie tylko nagrywać sygnały z mózgu, ale i je do niego wysyłać, np. symulując dotyk.

Ale jest jeden problem: nasz mózg rozwija się w kontakcie z całym ciałem. Uczy się świata przez ruch, dotyk, równowagę, a nawet sygnały płynące z wnętrza organizmu – np. głód czy napięcie mięśni. To nie jest tylko „obraz i dźwięk”, ale cały zestaw doświadczeń. Dlatego stworzenie człowieka, który od początku żyje wyłącznie w wirtualnej rzeczywistości, to znacznie trudniejsze wyzwanie. Wciąż nie wiemy, czy i jak taki mózg mógłby się prawidłowo rozwinąć.

Rozmawiała Mira Suchodolska (PAP)

mir/ bar/