И тебя вылечат: как виртуальная реальность поможет в медицине

Виртуальная реальность как метод и средство обучения

Селиванов Владимир Владимирович, доктор психологических наук, профессор, зав. кафедрой общей психологии Смоленского государственного университета, г. Смоленск, ул. Пржевальского, д.7, 214000, 89107204233 vvsel@list.ru

Селиванова Людмила Николаевна, кандидат педагогических наук, доцент, зав. кафедрой педагогики Смоленского государственного университета, г. Смоленск, ул. Пржевальского, д.7, 214000, (4812) 528314 lyudmila. selivanova@gmail.com

Аннотация

В работе представлены экспериментальные обучающие программы, созданные в настоящей виртуальной реальности, прослежено их влияние на мышление и психологические состояния личности. Виртуальная реальность рассматривается в качестве особой информационной среды, в которой все объекты представлены в трех измерениях, присутствует широкая анимация, изменение изображений в режиме реального времени и переживание эффекта присутствия. При этом обосновано толкование виртуальной реальности как метода, средства и технологии обучения.

In work the experimental training programs created in the present virtual reality are submitted, their influence on thinking and psychological conditions of the person is tracked. The virtual reality is considered as special the information environment in which all objects are submitted in 3-D measurements, there is a wide animation, change of images at a mode of real time and experience of effect of presence. Thus interpretation of a virtual reality as method, means and technology of training is proved.

Ключевые слова

Виртуальная реальность, обучающие программы в виртуальной реальности, мышление, креативность, метод и средство обучения.

The virtual reality, training programs in a virtual reality, thinking, creativity, a method and mean of the education

Введение

Реальных исследований виртуальной реальности в педагогике, психологии проводится крайне мало, особенно это касается дидактики и практики воспитательных воздействий. Конечно, одной из главных причин этому выступает сложность, высокие материальные затраты данных исследований не только в нашей стране, но и за рубежом. А.Е. Войскунский, подчеркивая необходимость расширения зон использования виртуальной реальности (ВР), писал: «Большой объем задач стоит перед психологией обучения, или педагогической психологией. В настоящее время способы организации обучения, в том числе профессионального и группового, в

виртуальной среде только нащупываются…» [1].

Со времени изобретения прототипа виртуального шлема (видеошлема) Иваном Сазерлендом (Ivan Sutherland) в 1966 году, его идеи о создании «вымышленных» или виртуальных миров, использования термина «виртуальная реальность» (ВР) в программировании Джароном Ланье (Jaron Lanier) в 1989 году, это понятие имеет много смыслов: от работы в Интернете до создания иммерсивных 3-D

информационных сред с помощью сложных технических приспособлений – шлемов виртуальной реальности, комнат, сенсоров, трекеров, гироскопов, сервокостюмов и проч. В педагогике в основном ВР используется в качестве особого информационного пространства, где обучающийся может получить определенные сведения, осуществлять контакты, элементы научно-учебной и проектной деятельности. Так, например, интересным представляется опыт создания виртуального музея-библиотеки, в котором представлены научные труды, статьи, творческие материалы, фото-, видео материалы, воспоминания ученых в разные исторические периоды, современные информационные интерактивные ресурсы (форумы, видеоконференции, интерактивные модели, обучающие курсы) [2]. Создание подобных информационных ресурсов (по типу «баз данных») с элементами интерактивности выступает значимым направлением современного обучения, позволяет учащимся осваивать моделирование идей ученых и научных направлений.

Содержание виртуальной реальности

В нашем исследовании сущность виртуальной реальности понимается в большей мере в традиционно кибернетическом (программном) смысле и созвучно мнению С. Карелова [3]. Сущность ВР сводится к следующим основным характеристикам: 1) создание средствами программирования трехмерных

изображений объектов, максимально приближенных к реальным, моделей реальных предметов, подобных голографическим; 2) возможность анимации (субъект в виртуальном пространстве может передвигаться, посмотреть на объект с различных сторон, «полетать» во вселенной, «передвигаться» внутри биологической клетки и т.п.); 3) сетевая обработка данных, осуществляемая в режиме реального времени (действия субъекта, например, его движения, изменение наклона головы, меняют изображение предмета и др.); 4) создание средствами программирования эффекта присутствия (pгеsепсе) (ощущение человеком иллюзии содействия в искусственно созданной информационной реальности с предметами и/или субъектами). В целом виртуальная реальность – это технология человеко-машинного взаимодействия, которая обеспечивает погружение пользователя в трехмерную интерактивную информационную среду. Следует обратить внимание, что объекты этой среды представляют собой не просто качественно прорисованные трехмерные картины (сцены), они обладают определенными свойствами, аналогичными настоящим объектам и проявляющимися при взаимодействии с другими виртуальными предметами. Например, можно задать плотность материала и др. характеристики, поэтому, если бросить виртуальный мяч в виртуальную воду, он поплывет.

В этом смысле мы не придерживаемся трактовки виртуальной реальности С.С. Хоружего о том, что ВР – это «недорожденное бытие», т.е. некоторое неполноценное, ущербное [4], хотя такой момент присутствует в виртуалистике. ВР выступает просто особой, отдельной, информационной реальностью, которая призвана моделировать обычную реальность. В зависимости от целей исследователя в виртуальную среду вносятся соответствующие свойства, это предопределяет степень насыщенности ВР, но, конечно, она полностью не воспроизводит параметры объективного мира (к которому относится и психическое человека).

Необходимо отметить, что ВР, о которой идет речь, тесно связана с психологическими разработками в области зрительного, тактильного, слухового

восприятия, основывается на них и моделирует полимодальный характер человеческой перцепции и системное строение интеллекта (начинающееся с психического образа, рабочей памяти, перцептивных гипотез, действий, в целом, -перцептивного события или системы [5]. А.Е. Войскунский пишет: «Виртуальная реальность (ВР), создаваемая за счет визуализации трехмерных объектов методами компьютерной графики, анимации и программирования, является продуктом не только информационных, но и психологических технологий» [1]. В наших исследованиях, вероятно, впервые в России изучалось влияние супер-образов, создаваемых с помощью шлема Z 800 3D Visor, на мышление человека, методы ВР были выделены в качестве методов именно психологической науки [6, 7]. Сегодня в большинстве из крайне немногочисленных разработок ВР в нашей стране авторы поддерживают то, что технологии ВР выступают методами, средствами и способами изучения и формирования психического [8, 9, 10, 11, 12].

Можно ли использовать ВР в педагогике, в частности, в дидактике? На сегодняшний день нам не известно сколько-нибудь систематических разработок в данной области. Публикации, которые существуют, носят обзорный, теоретический характер, в них априори возможность использования технологий ВР в обучении признается целесообразным. Данная позиция правомерна, хотя и требует некоторых комментариев.

1. Технологии ВР, которые в настоящее время употребляются в обучении экологичны, как правило, даже более экологичны, чем традиционно используемые мульти медийные средства. Например, в наших экспериментах используется шлем Z 800, в котором два монитора, вынесенные непосредственно к глазам состоят из материала oled, который вообще не излучает никаких частиц (кроме фотонов света), в них создание изображения осуществляется за счет изменения кристаллической решетки экрана (даже жидкокристаллические мониторы компьютера обладают, пусть незначительным, излучением).

2. Принято с опаской относиться к ВР, потому что ее отождествляют с особым миром, который «уводит» субъекта от настоящей реальности, формирует виртуальную зависимость и т.п. Необходимо отметить блестящий сравнительный анализ, проведенный А.Е. Войскунским, относительно различия измененных состояний сознания (ИСС) и состояния присутствия (pгеsеnсе), основы ВР [1]. А.Е. Войскунским было показано, что пребывание в ВР в отличие от ИСС (вызванных гипнозом, химическими препаратами и др.) не вызывает неадекватности мышления, не снижает степень рефлексии, не характеризуется наличием ощущения раздвоенности, «отчуждения собственного Я», «выхода из тела», «разделения тела и души», не приводит к утрате произвольности и целенаправленности деятельности, не обеспечивает чувства фиктивного обретения собеседника, ощущения присутствия «другого», «высшего разума», «космической информационной воли». Эти и другие особенности ВР свидетельствуют о ее преимуществах (по отношению к традиционному, настольно-печатному презентированию содержания образования), возможности использования в обучении, тренингах навыков и др. сферах, начиная с младшего школьного возраста.

Виртуальная реальность как метод педагогики и психологии

Встает проблема: к какой категории дидактики и воспитания относится данного рода виртуальная реальность? Вероятно, ВР в обучении – это, прежде всего, методы и средства обучения.

Как известно, в самом общем виде метод представляет собой способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи, более конкретно – это совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения

(познания) действительности [13]. Мы не будем обсуждать взаимосвязь метода и методологии науки, педагогики, а сосредоточим внимание на более прикладном значении понятия метод, на его взаимосвязи с такими компонентами современной дидактики, как средство, форма, виды обучения.

В большинстве определений методов обучения подчеркивается, что в данную категорию входит и деятельность преподавателя, и деятельность обучающегося: «Метод обучения – система последовательных взаимосвязанных действий учителя и учащихся, обеспечивающих усвоение содержания образования» [14]. И.Я. Лернером, М.Н. Скаткиным выделяется три вида признаков методов обучения: обозначение цели обучения, отражение способа усвоения, выражение характера взаимодействия субъектов обучения. Большинство педагогов говорит о методе обучения как о способе передачи, усвоения знаний, который тесно связан с действиями субъектов учебно-воспитательного процесса, с приемами и средствами преподавания. Метод часто понимается просто как совокупность согласованных, обобщенных приемов преподавания (Ананьев С.А.), как логический способ усвоения знаний, овладения умениями и навыками (Данилов М.А.), как конкретный способ совместной взаимосвязанной деятельности воспитателей и воспитанников, направленный на решение воспитательной задачи (Селиванов В.С.). Полученные научные знания, особенно новые доступны только избранным, они сложны, абстрактны, интуитивны… Задача дидактики – преобразовать такое знание, сделать его доступным, понятным для учащегося. Метод обучения тесно связан с пониманием (Знаков В.В.) учащимся научного знания или способа действия, он призван обеспечить это понимание. За счет чего достигается понимание? За счет преобразования самого знания или содержания образования. Метод обучения, таким образом, тесно связан с содержанием образования. Содержание образования продуцирует педагог, через него он транслирует ученику систему значений (коннотат) и смыслов (денотативных значений). Учащийся должен совершить определенные умственные действия, мыслительные процессы, чтобы понять транслируемые значения и смыслы. Критерием понимания выступает правильное воспроизведение знания. Кроме того метод обучения направлен на запоминание определенной информации, на развитие мышления и личности, на отработку практических действий (навыков). Данные задачи реализуются через определенные способы построения учебного материала (когнитивное воздействие), способы и средства его передачи, способы и средства формирования отношения к информации (эмоциональное воздействие). В целом метод обучения – системное явление, включающее в свое содержание минимум три компонента: действия педагога; действия обучающегося; определенным образом структурированное содержание образования.

Системность дидактического метода предопределяет и множество классификаций методов обучения. В зависимости от выбранного основания выделяются и соответствующие методы обучения. По преимущественному источнику знания бывают словесные, наглядные, практические; по логическому способу преподавания – индуктивные, дедуктивные, аналитические, синтетические; по способу педагогического руководства – методы объяснения учителя, методы самостоятельной работы и др. [15]. Однако часто данные классификации методов строятся по несущественным, второстепенным признакам, они полезны только при реализации частных дидактических задач. Мы согласны с позицией И.Я. Лернера, М.Н. Скаткина, которая заключается в том, что «.методы обучения отражают целевой и содержательный, психологический (учитывая закономерности усвоения), гносеологический (организация познавательной деятельности учащихся) аспекты обучения [16]. В соответствии с характером познавательной деятельности ими были обоснованы объяснительно-иллюстративный, инструктивно-репродуктивный, проблемного изложения, эвристический, исследовательский метод. Данная

классификация отражает многие цели развивающего обучения и системно представляет содержание методов обучения. Но она инвариантна к особенностям и структуре учебного материала.

На наш взгляд, современные информационные средства подачи учебного материала настолько специфичны и развиты, что продуцируют качественно новые свойства содержания образования, которых не содержалось в традиционных методах. Например, та же ВР радикально преобразовывает принцип наглядности, создавая подобие реальных объектов за счет информационного моделирования. В итоге обучающийся получает почти такой же (или более сильный) личный опыт в зрительном, слуховом, осязательном, обонятельном восприятии, в осуществлении действий, как и при реальном взаимодействии с подобными ситуациями. В этом отношении нам близка позиция американского дидакта К. Керр, выделившего четыре революции в области методов обучения: 1) смена родителей-учителей

профессионалами-учителями; 2) замена устного слова письменным; 3) введение в обучение печатного слова; 4) введение автоматизации и компьютеризации обучения (по [16]). Эти революции отражают не столько смену средств обучения, но и трансформацию качества учебного материала, содержания образования. Виртуальная реальность – это одна из вершин компьютеризированного обучения. В ней достигается «сверхстимуляция» органов чувств человека (подобная получению реального перцептивного опыта), что является основой обучения, в том числе, и интеллектуального. Кроме того радикально меняются: способ взаимодействия между учителем и учащимся, содержание образования (которое становится информационным), действия обучающего и обучаемого, способ усвоения материала. Таким образом, большинство из существенных признаков метода обучения специфичны, когда речь идет о ВР. Это позволяет говорить о методах ВР как методах обучения. Данные методы реализуются и в новом виде обучения (который, вероятно, необходимо выделить) – условно его можно назвать программно-информационный.

Сегодня специфичность взаимодействия человека с информационными моделями реальности очевидна. В обучении за счет использования информационных систем резко увеличивается субъектность как учителя, так и учащегося, расширяются границы реализации принципов наглядности и доступности, включенного обучения, связи обучения с жизнью, потенциала эмоционального воздействия на ученика. Эти и другие черты методов ВР и программно-информационного обучения позволяют говорить о них как о доминантах при осуществлении субъектной педагогики. Сущность субъектной педагогики заключается в том, что учебно-воспитательный процесс рассматривается как взаимодействие двух субъектов – учителя и учащегося. Основным объектом педагогической деятельности является субъект. Целью субъектной педагогики выступает формирование субъекта в познании, обучении, предметной деятельности, переживании, межличностных и социальных отношениях и др. В субъектной педагогике ставится задача формирования учащегося полноценным субъектом жизни с его саморегуляцией, самоопределением, самодетерминацией, самообразованием (непрерывным образованием) на всех этапах жизненного пути (см. подробнее [17, 18]).

Виртуальная реальность как средство и технология обучения

ВР, на наш взгляд, относится и к средствам обучения. В классическом понимании средства обучения – это дидактические инструменты деятельности педагога и учащегося, учебное оборудование, наглядные пособия [19]. Данные инструменты являются носителями информации, реализующими цели обучения. В этом отношении ВР предполагает достаточно сложные технические приспособления, специальное оборудование, поэтому устройства для реализации ВР рассматриваются в качестве средств. К сожалению, до настоящего времени обучающих программ в

настоящей виртуальной среде мало. Эта причина предопределяет то положение, что формально виртуальная реальность пока не стала средством обучения в полном смысле этого слова. Согласно классификации средств обучения С.Г. Шаповаленко (натуральные объекты, изображения и отображения, описания и ТСО – технические средства обучения), ВР, очевидно, входит в ТСО. Эти положения касаются узкого смысла понятия «средство обучения».

В настоящее время в педагогике, особенно в теории воспитания распространен достаточно оригинальный подход, где средства воспитания трактуются в широком смысле. Например, труд (как деятельность) может выступать в качестве средства формирования личности, т.е. воспитания. Это происходит, когда трудовая деятельность используется не столько для производства предметов потребления, но прежде всего как средство воспитания, влияния на личность: при этом

осуществляется анализ результатов труда, определение путей исправления ошибок, допущенных учащимся в труде, рефлексия способов создания более совершенных продуктов [20]. В данном подходе средства воспитания (соответственно, обучения) -это различные виды деятельности (игра, учение, труд, общение), вне которых невозможно формирование определенных личностных качеств воспитанника, выступающих предметом учебно-воспитательного процесса. Поэтому средством является не столько сам по себе материальный объект, используемый в процессе воспитания, но деятельность воспитанника, в которую включается этот предмет. Именно характер деятельности учащегося с тем или иным предметом («средством») вызывает у него определенные переживания, чувства и отношения. Данные переживания и отношения, обобщаясь, становятся основой черт характера, воли, личностных и субъектных качеств. Получается, что деятельность воспитанника является средством другой, более общей деятельности – учебно-воспитательной.

При таком понимании средства обучения, ВР так же относится к средствам обучения. Работа в ВР может рассматриваться в качестве определенного вида деятельности, предметом этой деятельности выступает именно информация или информационные модели реальных ситуаций. Такая деятельность не тождественна деятельности учащегося с реальными объектами. Вероятно, наибольшие дидактические эффекты будут достигаться с использованием самого сложного оборудования. Это комнаты ВР – CAVE, состоящие из нескольких экранов, расположенных в форме куба, на которые проецируются изображения, Учащийся, в специальных очках заходит в комнату и не видит ничего, кроме окружающих его виртуальных объектов, что создает эффект максимального присутствия. Интерпретация ВР в качестве деятельности, реализующей дидактические цели, предполагает и тренинговые программы по созданию аватаров – информационных моделей в ВР тела человека или его частей, с которыми он себя идентифицирует и может ими управлять [21, 22]. В обучении это используется пока неэффективно, например, в дистанционном образовании создаются обучающие среды совместного общения, наподобие лекционных аудиторий, где каждый студент имеет собственный аватар, которому можно задать выполнение команд – поднятия руки, выхода к доске для ответа или кивание головой [23, 24]. Подобные обучающие ВР-системы выглядят пока наивными.

Таким образом, целесообразно к средствам обучения, с одной стороны, относить различные виды деятельности (игровая, учебная, трудовая и др.), а с другой стороны, – совокупность предметов и произведений материальной и духовной культуры, привлекаемых для педагогической работы (наглядные пособия, произведения литературы, технические приспособления и др.) [25]. Дидактические программы ВР выступают в качестве средств обучения в обоих ипостасях и смыслах.

ВР, используемая в педагогических целях, является и образовательной технологией. Образовательная технология – это система, последовательность действий, направленных на реализацию целей и задач образовательных концепций.

Мы согласны с мнением В.И. Загвязинского, что в отличие от методики образовательная технология выстраивается в качестве жесткого алгоритма действий, предписаний, обеспечивающих гарантированный эффект, реализацию цели [15]. Действия внутри созданных нами обучающих программ в подлинной ВР, обладают строго определенной последовательностью, направлены на усвоение содержания образования, гарантированно приводят к конкретным результатам. Однако ВР-обучающие программы пока еще не оформлены в полноценную технологию. Если учитывать все основные критерии образовательных технологий: системность, воспроизводимость и гарантированность результата, наличие обратной связи, то последний из признаков пока не реализован в дидактических ВР-системах. В частности, не хватает алгоритма контроля. Этот недостаток, впрочем, достаточно легко преодолеть, причем в ВР он может быть реализован на самом высоком инструментальном уровне.

Влияние дидактических программ в настоящей виртуальной реальности на мышление и психические состояния человека

Ранее нами были получены экспериментальные данные о том, что образы ВР, когда они включены в качестве содержания, компонента задачи, существенно сказываются на повышении креативности (количества коллатералей), стимулируют процессуальные характеристики мышления. Между образной и когнитивной сферой интеллекта существуют как прямые, так и опосредствованные формы взаимодействия, посредником в этом взаимодействии являются мыслительные процессы анализа, синтеза, обобщения [26].

В последнее время под нашим руководством был создан ряд обучающих программ в настоящей виртуальной среде по биологии и геометрии для учащихся старших классов средних общеобразовательных школ. В данных программах образы-ВР стали гораздо более динамичными, возможность анимации расширена значительно.

Все объекты в этих обучающих программах выполнены в 3D, для анимации использовался мультиплатформенный инструмент для разработки трёхмерных приложений «Unity». Программист – В.П. Титов, один из первых использовал «Unity» не для создания игр, а для реализации дидактических программ. Были взяты две достаточно сложные темы по биологии для учащихся средних общеобразовательных школ старших классов – «Синтез белка», «Наследование генов». Учащиеся могли приближать-удалять объекты во время происходящего действия, останавливать сцену, получали звуковые комментарии к тем биологическим процессам, которые происходили на экране и т.д. Они полностью погружались в процессы, которые происходят внутри клетки при синтезе белка и при наследовании признаков и могли влиять на них. Просмотр такого программного продукта занимает 8-15 минут времени (см. рис. 1 и 2).

Образы ВР, вероятно, занимают промежуточное положение среди других видов в традиционной классификации образов. Они относятся прежде всего к образам восприятия, перцептам (потому что функционируют при непосредственном воздействии ситуации на органы чувств), в то же время данные образы близки к эйдетическим (потому что крайне отчетливы, дифференцированы), они имеют и собственную специфику (яркость, высокая отчетливость дальнего и переднего планов, включенность в ситуацию и др.).

Рис. 1. «Синтез белка». В рибосоме происходит соединение аминокислот, доставляемых транспортными РНК

Рис.2. Кадр из программы «Наследование генов»

Проблема исследования. Перед нами стояла задача проследить характер влияния обучающих виртуальных программ на мышление и психические состояния субъекта, определить меру эффективности данных программных продуктов в обучении.

Процедура и методы исследования. Связь виртуальных образов и мышления реализовывалась через синтез системного и субъектного подходов, с позиций системно-субъектного подхода (Сергиенко Е.А.). При этом мышление выступает, как комплексное образование, включающее мыслительные процессы, операции, формы, смыслы познаваемого объекта, обобщенные личностные и субъектные характеристики. Динамика мыслительной активности фиксировалась с помощью метода микросемантического анализа протоколов испытуемых (А.В. Брушлинский).

Содержательные параметры психических состояний проанализированы в рамках системно-структурного подхода к состояниям [27].

Выборка – учащиеся старших классов общеобразовательных школ (45 чел.).

Результаты исследования. В начале кратко представим данные по влиянию на психическое обучающих программ по биологии. До просмотра обучающей программы испытуемые решали тест по биологии на содержание по данной теме. После просмотра так же решали второй, аналогичный по сложности первому тест.

В обоих тестах были специальные вопросы-задачи, с помощью которых диагностировался уровень и процесс функционирования мышления. В незначительной части экспериментов со школьниками использовался шлем виртуальной реальности.

В целом обучающие программы существенно повлияли на возрастание познавательной мотивации и интереса у учеников (98 %). Основные результаты заключались в том, что обучающие программы в ВР улучшают ответы по тестам по соответствующим темам у плохо успевающих учеников на 40-50 %, у отличников и талантливых – в 2 и более раза (100%).

Было обнаружено значительное повышение эйфорического состояния в ходе опытов. Судя по отзывам испытуемых, программа вызывает значительный интерес и восхищение по причине качества выполненных в виртуальной среде объектов и процессов и общего фона среды в целом, что может, в свою очередь, указывать на причины повышения эйфорического состояния.

По данным П.В. Сорочинского, микросемантический анализ мышления испытуемых при выполнении усложненных заданий до и после работы с программой показал, что до программы процесс анализа через синтез носил ненаправленный характер и приводил к неверным результатам, а после работы с программой носил смешанный (43%) либо направленный (57%) характер и приводил к верным результатам с 1 -2 подсказками. При этом уровень прогнозов искомого решения задачи до работы с программой носил эмпирический характер, часто не в соответствии с объективными закономерностями предмета задачи, а после работы с программой – уже теоретический, обобщенный, с правильным использованием научной терминологии и объективных знаний. До работы с программой испытуемые не смогли найти верное решение задачи, принятие ими подсказок также не осуществлялось. Гипотезы носили ненаучный характер и обнаруживали существенное непонимание научных закономерностей. После работы с программой часть испытуемых, которые находились на уровне направленного анализа через синтез, нашли правильное решение задачи самостоятельно, без подсказок, а другая часть, со смешанным анализом через синтез, решали задачу с 1 -2 успешно принятыми подсказками. При принятии подсказок часто наблюдался эффект инсайта («Ага»-реакции). Относительно отражения в мышлении испытуемых соотношения условий и требований задачи следует отметить, что до работы с программой часто замечалось полное отсутствие связей между данными компонентами задачи, либо бесперспективные в плане решения догадки (гипотезы) об этих связях. После работы с программой при решении задачи испытуемые находили искомые связи более успешно, при этом у них воспроизводились в памяти (сознании) образы изученной ВР, соответствующие условию и требованию задачи. Данные образы служили опорой, средством для нахождения решения, давали необходимые сведения для нахождения верного соотношения условий и требований задачи (см. подробнее [28,

29, 30]. Особо следует подчеркнуть, что изменения в показателях биологических тестов учащихся до и после проведения обычных уроков по данным темам оказались существенно ниже – улучшение всего на 10-15 %.

При проведении наших экспериментов со взрослыми и пожилыми людьми данные схожи (во всех случаях использовался шлем ВР, выборка – 48 чел.). Интересно, что испытуемые не были связаны в профессии с биологической

тематикой, они, как правило, на начало эксперимента мало что помнили о синтезе белка или наследовании генов. После работы в виртуальной биологической среде показатели по решению биологического теста увеличились в 3,2 раза. В мышлении 76,4 % испытуемых перешли от уровня ненаправленного анализа через синтез к направленному и смешанному. Это свидетельствует о существенном развитии процессуальных характеристик мышления.

Кратко представим данные по влиянию на мыслительные характеристики обучающих программ по геометрии (рис. 3, 4). Выборка – учащиеся 10-11 классов, 50 чел. До использования обучающей программы испытуемые решали тест по стереометрии на содержание по данной теме. После просмотра так же решали второй, аналогичный по сложности первому тест. В тесты были включены вопросы-задачи, с помощью которых фиксировался уровень и процесс функционирования мышления. В небольшой части экспериментов применялся шлем ВР. По данным Побокина П.А., обучающие программы существенно повлияли на возрастание познавательной мотивации и интереса у учеников Основные результаты заключались в том, что математические обучающие программы в ВР улучшают ответы по тестам по соответствующим темам у школьников в среднем в 1,5 раза, причем улучшают -90% учеников, не улучшают – 10% учеников, в частности, 18% учеников повысили свои ответы на 1 балл, 44% учеников – на 2 балла, 22% учеников – на 3 балла, 4% учеников – на 4 балла и 2% учеников на 5 баллов (каждый балл соответствует правильно решенной задаче). Вычисленное эмпирическое значение критерия Стьюдента ^ = 11,74712) оказалось заметно больше критического значения данного критерия ^=2,05), что позволяет сделать вывод, что улучшение показателей правильных ответов после применения виртуальных математических обучающих программ – достоверно. Кроме того по отдельной выборке у 20 чел. количество правильных ответов по тестам

Рис. 3. Кадр из программы «Теорема о трех перпендикулярах»

Рис. 4. Фрагмент программы «Объемы тел»

от первичной ко второй диагностике увеличилось в 2 раза [31, 32]. Однако эффективность влияния на мыслительные процессы и результативность решения задач у обучающих программ в ВР по геометрии несколько ниже, чем у программ по биологии.

В ходе экспериментов были выявлены изменения психических состояний учеников. Активация и позитивное самочувствие после просмотра программы увеличились на 8%, спокойствие повысилось на 5%, но работа с программой более значимо повышает возбуждение на 10%. Исходя из наблюдений за учениками, можно заключить, что такие методы работы вызывают у детей значительный интерес по сравнению с традиционными методами обучения.

Микросемантический анализ протоколов решения задач показал, что после использования математической обучающей программы в ВР школьники, которые находились на уровне направленного анализа через синтез, нашли верные решения задач самостоятельно, им не потребовались подсказки (46% испытуемых или 23 человека), ученикам со смешанным анализом через синтез (22% испытуемых или 11 человек) для решения математических задач потребовалось небольшое количество подсказок, однако заметно снизилась доля школьников с ненаправленным анализом через синтез (32% испытуемых или 16 человек). При этом у учеников отмечалось внезапное понимание существующих отношений и структуры целостной ситуации, посредством инсайта, хотя до использования виртуальных программ у учеников наблюдалось существенное непонимание научных закономерностей. После работы с программой при решении задачи испытуемые находили искомые связи более успешно, при этом у них воспроизводились в памяти (сознании) образы изученной ВР, соответствующие условиям и требованиям задачи.

В личностном аспекте функционирования мышления была проанализирована мотивация учащихся. Если до использования виртуальных математических программ преобладала неспецифическая мотивация, то после применения ВР-программ -специфически познавательная. После применения виртуальных математических программ были замечены заинтересованность и направленность школьников в изучении данных сложных тем.

Выводы. Проведенные эксперименты свидетельствуют о том, что обучающие программы в настоящей виртуальной среде являются эффективным средством формирования мышления и в целом обучения личности, способствуют

формированию познавательной мотивации и оптимальных психических состояний личности.

Заключение

Можно сформулировать следующие общие положения о специфичности виртуальной реальности как метода и средства обучения.

1. Обучающие программы, созданные в ВР, имеют высокий потенциал стимулирующего влияния на процессуальные и операциональные характеристики мышления учащегося, креативность, на формирование специфически познавательной мотивации, интереса к обучению и создание позитивных, гармоничных психических состояний.

2. Развивающий эффект дидактических программ в ВР определяется трехмерным изображением познаваемых объектов, широкой возможностью осуществления действий с предметами (анимацией), эффектом присутствия, интерактивностью ситуации, осуществлением визуализации абстрактных моделей и др.

3. ВР, используемая в образовании, выступает в качестве метода, средства и технологии обучения. Это определяется тем, что обучающие ВР-программы вносят существенную специфику в деятельность учителя, учащегося, в преобразование содержания образования, обеспечивают формирование нового, информационного способа подачи и усвоения материала, являются высокотехнологичными дидактическими инструментами и выступают в качестве относительно жесткого алгоритма действий, предписаний, обеспечивающих гарантированный развивающий эффект.

4. Использование ВР в обучении, очевидно, имеет и негативные моменты. Например, «сверхобразная», наглядная подача содержания образования (при неправильном построении) может редуцировать развитие абстрактных понятий, символического мышления.

6. Обучающие виртуальные программы не могут полностью заменить преподавание в учебных заведениях (потому что в итоге представляют собой имитацию реальных действий и объектов в информационном пространстве), их целесообразно широко использовать при изучении наиболее сложных тем различных предметов, а также для тренинга профессиональных навыков в различных видах деятельности.

Работа выполнена в рамках государственных заданий Министерства образования и науки России (2021-2021)

Литература

1. Войскунский А.Е. Психология и интернет. – М.: Акрополь, 2021. – 439 с.

2. Сулейманов Д.Ш., Шакирова Д.М., Гильмуллин Р.А. Виртуальный музей-библиотека «Научные школы РТ» как образовательная Интернет среда //Международный электронный журнал “Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society). – 2021. – Т.16. – №3. – C. 655883. – ISSN 1436-4522. URL: http://ifets.ieee.org/russian/periodical/joumal.html

3. Карелов С.В. Виртуальная реальность станет доступна каждому //Компьютер-Пресс. – 2000. – № 8. – C. 16-20.

4. Хоружий С.С. Род или недород: заметки к онтологии виртуальности //О старом и новом. – СПб.: Алетейя, 2000.-С.311-352 .

5. Барабанщиков В.А. Психология восприятия: организация и развитие перцептивного процесса. – М.: «Когито-центр», «Высшая школа психологии», 2006. – 240 с.

6. Селиванов В.В. Методы Виртуальной реальности и их использование в психологии //Психология когнитивных процессов [ред. Мажар Н.Е., Селиванов

B.В. и др. ]. – Смоленск: Универсум, 2007. – С. 118-123;

7. Селиванов В.В. Общая психология (опыт построения субъектной психологии).

– Смоленск: Универсум, 2007. – 60 с.

8. Войскунский А.Е., Меньшикова М.Я. О применении систем виртуальной реальности в психологии //Вестн. Моск. ун-та. Сер. 14. Психология. – 2008. – № 1. – С. 22-36.

9. Зинченко Ю.П., Меньшикова Г.Я., Баяковский Ю.М., Черноризов А.М., Вой-скунский А.Е. Технологии виртуальной реальности: методологические аспекты, достижения и перспективы //Национальный психологический журнал. – 2021. – № 1(3). – С. 54-62.

10. Меньшикова Г.Я., Козловский В.Л., Полякова Н.В. Исследование целостности системы «Глаз-Голова-Тело» при помощи технологии виртуальной реальности //Экспериментальная психология, 2021. – Т. 5., №3. – С.115-121.

11. Подкосова Я.Г., Варламов О.О., Остроух А.В., Краснянский М.Н. Анализ перспектив использования технологий виртуальной реальности в дистанционном обучении //Вопросы современной науки и практики. – 2021. -№2 (33). – С. 104 – 111.

12. Сергеев С.Ф. Обучающие и профессиональные иммерсивные среды. М.: Народное образование, 2009.

13. Советский энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1980. -1600 с. – С. 806.

14. Российская педагогическая энциклопедия [Гл. редактор В.В. Давыдов]. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. – Т.2. – 672 с. – С. 566.

15. Загвязинский В.И. Теория обучения: современная интерпретация. М.: «Академия», 2001. – 208 с. – С. 71.

16. Лернер И.Я., Скаткин М.Н. Метод обучения //Российская педагогическая энциклопедия [Гл. редактор В.В. Давыдов]. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1993. – Т.1. – С.566-567.

17. Селиванова Л.Н. Основы субъектной педагогики (педагогические взгляды С.Л. Рубинштейна). – Смоленск: Универсум, 2001. – 160 с.

18. Селиванова Л.Н. Субъектная педагогика как концентрированное выражение педагогических взглядов С.Л. Рубинштейна //Известия СмолГУ, 2021. – № 4. –

C. 424-433.

19. Российская педагогическая энциклопедия [Г л. редактор В.В. Давыдов]. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1993. – Т.1. – 608 с. – С.382.

20. Селиванов В.С. Основы общей педагогики: теория и методика воспитания. М.: Академия, 2002. – 336 с. – С.228.

21. Petkova V.I., Ehrsson H.H. If I Were You: Perceptual Illusion of Body Swapping //PLoS ONE. – 2008. – Vol. 3. 12. URL: http://www.plosone.org/article

22. Petkova V.I., Ehrsson H.H. When Right Feels Left: Referral of Touch and Ownership between the Hands //PLoS ONE. – 2009. – Vol. 4. – № 9. URL: http://www.plosone.org

23. Monaha T. Virtual Reality for Collaborative E-learning /T. Monaha, G. McArdle,

M. Bertolotto //Computers and Education, 2006. – December.

24. Thakral S. Virtual Reality and M-Learning /S. Thakral, P. Manhas, C. Kumar // International Journal of Electronic Engineering Research. – 2021. – Vol. 2. – No. 5. -P. 659-661.

25. Педагогика: учебное пособие для студентов педагогических учебных заведений /В.А. Сластенин, И.Ф. Исаев, А.И. Мищенко, Е.Н. Шиянов . – 4 изд.

– М.: Школьная Пресса, 2002. – 512 с. – С.297.

26. Селиванов В.В., Алексеева Ю.В. Психология мышления: соотношение смысловых и процессуальных характеристик. – Смоленск: Универсум, 2007. -124 с.

27. Психология состояний [Под ред. А.О. Прохорова]. – М.: Когито-Центр, 2021. -624 с.

28. Сорочинский П.В. Значение образов виртуальной реальности для развития мышления человека в области решения биологических задач //Идеи О.К. Тихомирова и А.В. Брушлинского и фундаментальные проблемы психологии. Материалы всероссийской конференции с иностранным участием [Отв. ред. Ю.П. Зинченко, А.Е. Войскунский, Т.В. Корнилова]. – М.: МГУ, 2021. – С. 285287.

29. Сорочинский П.В. Влияние образовательной виртуальной реальности биологической тематики на мышление и психические состояния школьников старших классов //Известия СмолГУ, 2021. – №2., Т . 22. – С. 384-392.

30. Сорочинский П.В. Развитие понятийного мышления субъекта средствами виртуальной реальности //Человек, субъект, личность в современной психологии [Ред. А.Л. Журавлев, Е.А. Сергиенко]. – М.: ИП РАН, 2021. – Т. 2.

– С. 351-354.

31. Побокин П.А. Целесообразность использования средств виртуальной реальности в курсе стереометрии //Психология когнитивных процессов [под ред. Егорова А.Г., Селиванова В.В.]. Материалы 4-ой всероссийской, научнопрактической конференции (сборник статей). – Смоленск: Универсум, 2021. –

С.218-222.

32. Побокин П.А. Информационные технологии как одно из средств активизации мыслительного процесса учеников //Идеи О.К. Тихомирова и А.В. Брушлинского и фундаментальные проблемы психологии. Материалы всероссийской конференции с иностранным участием [Отв. ред. Ю.П. Зинченко, А.Е. Войскунский, Т.В. Корнилова]. – М.: МГУ, 2021. – С.269-271.

технологии виртулльнои реальности в комплексной медицинской реабилитаци с ограниченными возможностями (обзор)

DOI: 10.17691/stm2021.10.4.21 УДК 004.94:616-039.76 Поступила 18.01.2021 г.

М.Г. Воловик, д.б.н., ведущий научный сотрудник отделения функциональной диагностики Университетской клиники;

В.В. Борзиков, младший научный сотрудник отделения функциональной диагностики Университетской клиники;

А.Н. Кузнецов, младший научный сотрудник отделения функциональной диагностики Университетской клиники;

Д.И. Базаров, младший научный сотрудник консультативно-реабилитационного отделения Университетской клиники;

А.Г. Полякова, д.м.н., старший научный сотрудник консультативно-реабилитационного отделения Университетской клиники

Приволжский исследовательский медицинский университет, пл. Минина, 10/1, Н. Новгород, 603005

Обзор посвящен вопросам интеграции инновационных технологий виртуальной реальности в комплекс медицинской реабилитации пациентов с ограниченными возможностями. Анализ данных, представленных в современной отечественной и зарубежной литературе, доказывает эффективность применения таких технологий для восстановления нарушенных двигательных функций у пациентов разного возраста с патологией нервной и опорно-двигательной систем и свидетельствует об их корректирующем влиянии на нейрофизиологический моторный дефицит. Оценка достигнутых результатов с позиций доказательной медицины подтверждает целесообразность использования персонализированного подхода к выбору направленности и объема виртуальных технологий в комплексе реабилитационных мероприятий.

Ключевые слова: виртуальная реальность; реабилитация; двигательные функции.

Как цитировать: Volovik M.G., Borzikov V.V., Kuznetsov A.N., Bazarov D.I., Polyakova A.G. Virtual reality technology in complex medical rehabilitation of patients with disabilities (review). Sovremennye tehnologii v medicine 2021; 10(4): 173-182, https://doi.org/10.17691/ stm2021.10.4.21

English

Virtual Reality Technology in Complex Medical Rehabilitation of Patients with Disabilities (Review)

M.G. Volovik, DSc, Leading Researcher, Department of Functional Diagnostics, University Clinic;

V.V. Borzikov, Junior Researcher, Department of Functional Diagnostics, University Clinic;

A.N. Kuznetsov, Junior Researcher, Department of Functional Diagnostics, University Clinic;

D.I. Bazarov, Junior Researcher, Counseling and Rehabilitative Department, University Clinic;

A.G. Polyakova, MD, DSc, Senior Researcher, Counseling and Rehabilitation Department, University Clinic

Privolzhsky Research Medical University, 10/1 Minin and Pozharsky Square, Nizhny Novgorod, 603950, Russia Для контактов: Воловик Михаил Григорьевич, e-mail: afanassy@mail.ru

The review is devoted to integration of innovative virtual reality technologies in the complex of medical rehabilitation of patients with disabilities. The analysis of data presented in modern domestic and foreign literature proves the effectiveness of using these technologies for recovery of impaired motor functions in patients of various ages with nervous and musculoskeletal system pathologies and gives evidence of their corrective effect on neurophysiological motor deficiency. Evaluation of the achieved results from the perspective of evidence-based medicine confirms the feasibility of using a personalized approach to targeting and controlling the dosage of virtual technologies in the complex of rehabilitation measures.

Key words: virtual reality; rehabilitation; motor functions.

Введение

Проблема реабилитации людей с ограниченными возможностями актуальна во всем мире. По данным ООН, насчитывается примерно 450 млн. человек с нарушениями физического и психического развития. В структуре населения России отмечается 7,8% лиц с ограниченными возможностями двигательных и когнитивных функций на почве травм, заболеваний опорно-двигательного аппарата и нервной системы, большинство из которых составляют люди трудоспособного возраста [1]. Это наносит ущерб экономике страны, измеряемый десятками миллиардов рублей в год, и побуждает к поиску и разработке инновационных мультидисциплинарных технологий, внедрение которых в комплекс реабилитационных мероприятий способно повысить их эффективность [2].

В настоящее время активно разрабатываются технологии воздействия на мозг с помощью виртуальной реальности (ВР), использование которых, по многим данным, способно повысить результативность восстановительного лечения как по времени, так и по качеству достигнутых эффектов [3-10].

Понятие виртуальной реальности. Развитие ВР-технологий

Виртуальная реальность (англ. virtual reality) — это компьютерная симуляция реальной среды, воспроизведение какой-либо ситуации через ощущения (зрительные, слуховые, обонятельные, осязательные и др.) с целью индуцировать ответные реакции [11]. Впервые понятие искусственной реальности ввел американский компьютерный художник Майрон Крюгер (Myron Krueger) в конце 1960-х гг. «Погружение» в ВР достигается с помощью языка кодирования, известного как VRML (Virtual Reality Modeling Languagе). Технологии ВР используют интерактивные симуляции с помощью шлемов или очков ВР проекторов и перчаток с сенсорами. При этом происходит мультисен-сорная (визуальная, звуковая или тактильная) стимуляция в различных вариантах: пассивном (в виде просмотра видеороликов) или активном (когда пользователь манипулирует образом собственного тела — «аватаром» или конкретными объектами внутри виртуального сценария) с использованием обратной связи от компьютера, обсчитывающего результаты его

действий [12-16]. Применение мультисенсорной тренировки в виртуальной среде для физической реабилитации было предложено в 1982 г. австралийскими физиотерапевтами J.H. Carr и R.B. Shepherd [17].

В конце 1960-х гг. стало известно о возможности ВР перестраивать и тренировать альфа-мозговую активность с целью усиления релаксации, что было использовано для оказания помощи больным с неконтролируемой эпилепсией [18]. В 1993 г. психиатр R. Lemson выдвинул идею применения ВР в реабилитации пациентов с различными фобиями и тревожными расстройствами [19]. Примерно в то же время группа J. Williford описала уменьшение проявлений акрофобии при использовании ВР [20, 21]. В дальнейшем подобный подход стал применяться в лечении зуда [22], болевых синдромов [23, 24], депрессии, бессонницы, посттравматического стрессового расстройства у военнослужащих [25, 26]. Высоко оценивается потенциал ВР-технологий у детей с расстройствами аутистического спектра [27-30], а также у пациентов с болезнью Паркинсона [31], болезнью Альцгеймера [32], рассеянным склерозом [33] и др. В настоящее время чаще всего ВР применяется в нейрореабили-тации после инсультов [34-38]. Развлекательный эффект погружения в ВР отвлекает внимание пациента от болезненных процедур, снижает тревожность, дискомфорт или неудовлетворенность лечением [39].

В России ВР-терапия в восстановительном лечении пациентов с двигательными нарушениями развивалась параллельно с методами механо- и роботизированной терапии [40-42]. Данный подход основан на фундаментальных механизмах физиологии движения, установленных классиками отечественной физиологии Н.А. Бернштейном и П.К. Анохиным. В ходе исследования технологий ВР с позиций доказательной медицины их наиболее высокая эффективность выявлена при восстановлении функции ходьбы [9, 43] и манипулятивной функции верхней конечности [44-46]. Более успешное восстановление движений и повышение физической активности за счет применения ВР у таких пациентов происходит благодаря тренировке в среде, максимально приближенной к реальной, а также повышению мотивации и активному участию пациентов в реабилитационных мероприятиях [47-49].

Традиционные методы физиотерапии (лечебная гимнастика и механотерапия) не всегда используют активное обучение больного двигательным навыкам,

а ВР с аналогичными параметрами движения благодаря уникальным возможностям воспроизводить практически любую среду и предоставлять обратную связь вовлекает пациента в процесс тренировки, в ходе которой он может осознавать и исправлять свои ошибки при выполнении движений [50-53]. Благодаря трем ключевым элементам, необходимым для тренировки моторных функций (повторение стимуляции, сенсорная обратная связь, мотивация пациентов) ВР создает возможность более эффективно оттачивать двигательные навыки именно в том контексте, в котором они должны применяться в жизни [54, 55].

Использование ВР в нейрореабилитации показало, что восстановление двигательного дефицита обусловлено активизацией механизмов пластичности мозга, в том числе изменениями в первичной сенсомоторной коре и в дополнительной двигательной области [53, 56, 57]. Это знание позволяет расширять спектр нозо-логий, при которых с помощью ВР удается достигнуть значимых результатов.

ВР-технологии в нейрореабилитации для восстановления двигательных функций у больных, перенесших инсульт

Одним из перспективных направлений интеграции ВР в реабилитационный комплекс является устранение последствий инсультов [58-60]. Наиболее часто ВР-терапия применяется в отдаленном периоде реабилитации постинсультных пациентов [61-63], хотя из литературных данных очевидны преимущества ранней ВР-реабилитации с использованием интерактивных игр, которые повышают мотивацию к терапии, и программ с применением тактильной обратной связи, способствующих восстановлению сенсорных функций и предотвращающих развитие потенциальных осложнений [64, 65].

Результаты включения ВР в комплекс восстановительного лечения при двигательных нарушениях у постинсультных больных не всегда однозначны с позиций доказательной медицины. Так, хотя у пациентов, проходивших реабилитацию с использованием системы ВР YouGrabber (YouRehab, Швейцария) — игровое программное обеспечение, симулирующее занятия в тренажерном зале, — результаты оказались чуть лучше, чем в контрольной группе с традиционной терапией, однако между группами не выявлено статистически значимых различий [66]. Сходный по сравнению с традиционными методами реабилитации функциональный вклад в компенсацию двигательного дефицита отмечен при использовании системы ВР Reh@City ^еигс^е1паЫ_аЬ, Португалия) — это виртуальная симуляция города, где память, внимание и решение визуально-пространственных задач интегрированы для выполнения различных повседневных действий [52]. В исследовании [67] пациенты в раннем постинсультном периоде пользовались системой ВР Sixense (США) и реабилитационным игровым про-

граммным обеспечением с аватаром на экране, который был синхронизирован с движениями пациента. Авторы отмечали улучшение сенсомоторной функции, однако отличия между основной и контрольной группами пациентов оказались недостоверны.

В то же время в ряде исследований продемонстрировано прогрессивное улучшение качества и увеличение диапазона движений (например, при совместном использовании ВР и реабилитационного экзоскелета для плечевого, локтевого и лучезапястного суставов, с возможностью движений с семью степенями свободы, с поддержкой паретичной руки и регистрацией кинематики движений и силы схвата для контроля по обратной связи) [49]. Обнадеживающие результаты получены в работе P. Kiper с соавт. [68], где для восстановления дисфункции верхней конечности после инсульта использовали усиленную обратную связь в виртуальной среде. Игровые консоли ВР управляемые жестами (Nintendo Wii; Nintendo, Япония; Xbox Kinect; Microsoft, США), продемонстрировали высокую эффективность в двигательной реабилитации [69], особенно для улучшения функций верхних конечностей [70].

В целом взаимодействие, совмещающее визуальную и тактильную (гаптическую) стимуляцию, оказалось наиболее эффективным. Так, C. Yin с соавт. [71] исследовали влияние тренировок езды на велосипеде с применением ВР на улучшение баланса у пациентов после инсульта. Использованная система ВР включала билатеральные педальные силовые датчики и динамометрическую платформу, анализировала собранные данные для обеспечения пациента обратной связью в виде виртуального автомобиля, тем самым тренируя пораженную сторону. Авторы показали, что после цикла таких тренировок сила возросла на 22% и баланс улучшился на 29%. Сходный принцип реабилитации описан в работе A. Flowers с соавт. [72].

Обобщенные данные по современному состоянию применения технологий ВР для целенаправленной двигательной реабилитации функций верхней конечности после нарушений мозгового кровообращения приведены в ряде отечественных статей [73-75]. У пациентов с двигательными нарушениями центрального генеза в первую очередь нарушаются базовые моторные функции руки, такие как способность точно дотянуться до объекта, манипулировать им, а также координировать движения двух рук. Применение технологий ВР позволяет частично компенсировать подобные нарушения: трудности при дозировании мышечного усилия, например, при сгибании и разгибании пальцев [73], а также мышечную слабость, нарушения межсуставной координации и последовательность активации различных групп мышц [74].

Значительное число новейших исследований показало эффективность использования ВР-технологий в реабилитации больных с постинсультными моторными нарушениями в верхних конечностях, тогда как в доступных нам источниках не обнаружено работ по применению ВР в реаби-

литации пациентов с последствиями часто встречающихся травм конечностей, осложненных развитием периферических нейропатий (комплексный регионарный болевой синдром и др.). Кроме того, как мы уже отметили, в ряде работ, где в комплексе восстановительной терапии пациентов с двигательными нарушениями использовали такие коммерческие ВР-системы, как Sixense [67] или YouGrabber [66], результаты не обнаружили значимых различий с группой пациентов, проходивших традиционную реабилитацию. Причиной этому может служить неточный подбор применяемых визуальных стимулов, предъявляемых через либо панорамный

экран, поскольку в целях нейрореабилитации крайне важен весь спектр афферентных стимулов [25]. Это свидетельствует о сохранении актуальности дальнейших исследований в развитии данного направления и продолжения поиска более эффективных ВР-технологий, а также новых доказательных способов верификации и прогноза результатов их применения.

ВР-технологии в реабилитации детей

Одним из перспективных направлений в коррекции координации и точности движений конечностей является использование ВР в качестве дополнительного способа реабилитации у детей с детским церебральным параличом (ДЦП) [4]. Многочисленные работы с использованием ВР-технологий у таких детей посвящены как технологическим, так и медицинским аспектам реабилитации [5, 6, 76]. Самой распространенной системой, применяемой в лечении ДЦП, является Virtual Rehab (США) — реабилитационная платформа, использующая коммерчески доступные сенсоры Microsoft Kinect (США) и Leap Motion (США) и технологию видеоигр для телереабилитации и предназначенная для восстановления двигательных функций конечностей. Так, на основе платформы с открытым исходным кодом Unity 3D разработана виртуальная среда, с которой ребенок с ДЦП может взаимодействовать в реальном масштабе времени при помощи датчика движений кисти и пальцев Leap Motion. При этом комбинированная запись ЭЭГ c помощью устройства MindWave (NeuroSky, США) позволяет отслеживать прогресс в клинике пациента в реальном масштабе времени с учетом различий в уровнях внимания и релаксации [77].

Виртуальная реальность в терапии с применением сенсоров Microsoft Kinect доказала свою эффективность в улучшении выполнения физических упражнений и повышении физической активности [5]. Выявлен мощный потенциал положительного влияния ВР-реабилитации на походку, баланс, мышечную силу и общие двигательные навыки детей с ДЦП [78]. Превращение лечения в игру повышает внимание ребенка к выполнению тех или иных упражнений при реабилитации по сравнению с обычным лечением [79, 80] и, что особенно важно, возможно использование

ВР-технологий на дому [8, 81, 82]. Авторы этих и ряда других исследований (например, [83]) оптимистично оценивают добавление ВР к традиционному лечению в качестве альтернативного игрового инструмента для когнитивной и двигательной реабилитации детей, в том числе при множественных нарушениях. В литературе мы не обнаружили методик дистанционных он-лайн-сеансов с инструктором при использовании ВР-шлемов для детей с двигательными нарушениями в отличие от ситуации с разрабатываемыми подобными системами для взрослых пациентов [84].

В работе Н.Ю. Николенко и соавт. [85] представлен разработанный авторами комплекс реабилитации детей с прогрессирующими мышечными дистрофиями на основе внедрения современных технологий игровой ВР эффективность которого была научно обоснована и доказана с учетом существующих принципов реабилитации детей с этой тяжелой патологией. Методика позволяет значимо улучшить состояние двигательных функций, качество жизни и повысить доступность реабилитации.

ВР-технологии на этапах реабилитации больных с последствиями травм нервной системы и опорно-двигательного аппарата

Одной из наиболее сложных проблем реабилитации больных с двигательными нарушениями является восстановление утраченных функций после позвоноч-но-спинномозговой травмы. Появляющиеся результаты современных исследований [86-88] позволяют сделать вывод о целесообразности использования ВР для реабилитации этих пациентов. Оценка влияния визуальной обратной связи в тренировках с интерактивно управляемым аватаром на улучшение походки у пациентов с травмой спинного мозга [89] показала, что скорость движений при меньшем количестве попыток была значительно выше по сравнению с тестами, где демонстрировались только статичные сцены. I. Dimbwadyo-Terrer с соавт [48] изучали эффективность ВР-системы Тоуга (Испания) при восстановлении верхней конечности у людей с тетраплегией, сформировавшейся после травмы спинного мозга. В ходе реабилитации использовались игры, базирующиеся на выполнении повседневных процедур (еда, расчесывание волос или умывание), с тремя уровнями сложности. Несмотря на отсутствие статистически значимых различий в результатах реабилитации этих пациентов с группой контроля, проходившей традиционный комплекс восстановительного лечения, они были более мотивированы и выражали желание и в дальнейшем продолжать использование системы Тоуга.

Положительную динамику при использовании ВР-технологий у пациентов после спинальной травмы отмечали и другие исследователи [90-93]. Так, при изучении эффекта ВР на улучшение способности к

вождению автомобиля у пациентов с позвоночно-спинномозговой травмой было показано, что реабилитация навыков вождения в условиях ВР даже при тяжелых последствиях спинальной травмы дает существенный прогресс [94].

Внедрение ВР-технологий в комплекс восстановительных мероприятий пациентов с утратой движений верхней конечности в результате травм головного мозга является очень важным фактором в процессе переобучения двигательным навыкам [95]. Традиционные подходы в подобных случаях не способны полностью решить задачу задействования процессов нейропла-стичности, в то время как реабилитационные методы с использованием ВР, обеспечивающие обратную связь, могут эти процессы улучшить [96-98].

Ключевым фактором для эффективной реабилитации с использованием ВР могут являться различные уровни сложности заданий, когда моделируется ситуация, мотивирующая превзойти собственный результат. Так, установлено, что при разработке движений с помощью игровой приставки Nintendo Wii (Япония) с периферическим устройством, отслеживающим положение тела и движения — Balance Board (Nintendo of Korea) — у пациентов после операции на коленном суставе эффект использования ВР-системы не зависел от серьезности травмы колена, а определялся именно последовательным усложнением задач [99].

Успешной интеграции ВР в систему реабилитации пациентов с синдромом замороженного плеча способствовало применение носимых сенсоров [100]. Восстановительное лечение, включавшее комплекс упражнений, горячие компрессы, интерференционную терапию, состояло из сессий с применением ВР дважды в неделю по 40 минут в течение 4 недель. В результате исследования авторами было выявлено значительное увеличение диапазона движений в плечевом суставе и силы мышц верхней конечности.

В последнее время появились единичные работы, в которых отмечается целесообразность использования ВР-технологии в реабилитации пациентов с последствиями спортивных травм (например, коленного сустава в послеоперационном периоде) [101].

Заключение

Для пациентов с двигательными нарушениями технологии, основанные на использовании виртуальной среды, предоставляют оптимальные условия для восстановления двигательного дефицита, тактильная обратная связь способствует восстановлению сенсорных функций, а интерактивные игры повышают мотивацию к терапии. Однако это не должно исключать требований к тщательному изучению возможных осложнений использования ВР-технологий с целью обеспечения безопасности больных, особенно детей. В каждом конкретном случае необходим персонализированный подход с учетом индивидуальных адаптационно-компенсаторных возможностей организма, с

оценкой адекватности психических реакций и контролем физиологических функций при общении пациента с виртуальной средой.

В настоящее время уже существуют варианты программного обеспечения, позволяющего включать мониторинговую регистрацию различных физиологических параметров в мобильные ВР-решения — носимые устройства, подключаемые к смартфону. J.E. Muñoz с соавт. [102] разработали мобильный комплекс виртуальной реальности со встроенной биологической обратной связью, которая основана на использовании сигналов от пациента: сердечного ритма, ЭЭГ и электромиографии, получаемых при помощи носимых сенсоров и передающихся на смартфон посредством Bluetooth. Эти сигналы используются для управления в реальном масштабе времени виртуальной средой, созданной на базе Unity 3D, при этом сбор, передачу и запись физиологических сигналов облегчает разработанная авторами игра EmoCat Rescue с фреймворком PhysioVR в основе. Смартфон в данном случае используется как экран для безэкранных очков виртуальной реальности и как персональный сервер для передачи данных [102, 103]. Такие подходы, делая виртуальную реальность мобильной и экономически доступной технологией, представляют собой ближайшие тенденции развития ВР-реабилитации и являются основой для более широкого внедрения ее в медицинскую практику.

Финансирование исследования. Исследование не финансировалось какими-либо источниками.

Конфликт интересов. Авторы подтверждают отсутствие финансовых и других конфликтных интересов, способных оказать влияние на их работу.

Литература/References

1. Брянцева Н.В., Сулим О.Н. Социально-правовые вопросы лиц с ограниченными возможностями здоровья. Успехи в химии и химической технологии 2021; 9(138): 55-58. Bryantseva N.V., Sulim O.N. Social and legal issues for people with disabilities. Uspekhi v khimii i khimicheskoy tekhnologii 2021; 9(138): 55-58.

2. Разумов А.Н., Мельникова Е.А. Современные подходы к индивидуальному прогнозированию восстановления больных с инсультом в процессе реабилитации: обзор литературы и результаты собственного исследования. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры 2021; 92(6): 11-16. Razumov A.N., Melnikova E.A. The modern approaches to the prognostication of rehabilitation of the patients after stroke on an individual basis: a review of the literature and the results of original investigations. Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoi fizicheskoi kul’tury 2021; 92(6): 11-16, https://doi. org/10.17116/kurort2021611-16.

3. Saposnik G., Levin M.; Outcome Research Canada (SORCan) Working Group. Virtual reality in stroke rehabilitation a meta-analysis and implications for clinicians. Stroke 2021; 42(5): 1380-1386, https://doi.org/10.1161/strokeaha. 110.605451.

4. Легкая Е.Ф., Ходасевич Л.С., Полякова А.В. Информационные технологии в комплексной реабилитации пациентов с детским церебральным параличом (обзор). Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры 2021; 93(2): 53-58. Legkaya E.F., Khodasevich L.S., Polyakova A.V. The informational technologies for the comprehensive rehabilitation of the patients presenting with juvenile cerebral palsy (a review). Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoi fizicheskoi kul’tury 2021; 93(2): 53-58, https://doi.org/10.17116/kurort2021253-58.

5. Bonnechere B., Jansen B., Omelina L., Degelaen M., Wermenbol V., Rooze M., Van Sint Jan S. Can serious games be incorporated with conventional treatment of children with cerebral palsy? A review. Res Dev Disabil 2021; 35(8): 18991913, https://doi.org/10.1016/jridd.2021.04.016.

6. Chen Y.P, Lee S.Y., Howard A.M. Effect of virtual reality on upper extremity function in children with cerebral palsy: a meta-analysis. Pediatr Phys Ther 2021; 26(3): 289-300, https://doi.org/10.1097/pep.0000000000000046.

7. Dascal J., Reid M., IsHak W.W., Spiegel B., Recacho J., Rosen B., Danovitch I. Virtual reality and medical inpatients: a systematic review of randomized, controlled trials. Innov Clin Neurosci 2021; 14(1-2): 14-21.

8. Miller K.J., Adair B.S., Pearce A.J., Said C.M., Ozanne E., Morris M.M. Effectiveness and feasibility of virtual reality and gaming system use at home by older adults for enabling physical activity to improve health-related domains: a systematic review. Age Ageing 2021; 43(2): 188-195, https:// doi.org/10.1093/ageing/aft194.

9. Сидякина И.В., Добрушина О.Р., Лядов К.В., Шапо-валенко Т.В., Ромашин О.В. Доказательная медицина в нейрореабилитации: инновационные технологии (обзор). Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры 2021; 92(3): 53-56. Sidiakina I.V., Dobrushina O.R., Liadov K.V., Shapovalenko T.V., Romashin O.V. The role of evidence-based medicine in the neurorehabilitation: the innovative technologies (a review). Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoi fizicheskoi kul’tury 2021; 92(3): 53-56, https://doi.org/10.17116/ kurort2021353-56.

10. Wang Q., Markopoulos P., Yu B., Chen W., Timmermans A. Interactive wearable systems for upper body rehabilitation: a systematic review. J Neuroeng Rehabil 2021; 14(1): 20, https://doi.org/10.1186/s12984-017-0229-y.

11. Riener R., Harders M. Virtual reality in medicine. London: Springer; 2021, https://doi.org/10.1007/978-1-4471-4011-5.

12. Abadía M.F., Quintana M.S., Calvo P.Á.M. Application of topographical capture techniques for modelling virtual reality: from the static object to the human figure. In: Virtual technologies for business and industrial applications: innovative and synergistic approaches. IGI Global; 2021; p. 181-200, https://doi.org/10.4018/9781615206315.ch011.

13. Moya S., Grau S., Tost D., Campeny R., Ruiz M. Animation of 3D avatars for rehabilitation of the upper limbs. In: Third International Conference on Games and Virtual Worlds for Serious Applications. IEEE; 2021; p. 168-171, https://doi. org/10.1109/vs-games.2021.32.

14. Zimmerli L., Jacky M., Lünenburger L., Riener R., Bolliger M. Increasing patient engagement during virtual reality-based motor rehabilitation. Arch Phys Med Rehabil 2021; 94(9): 1737-1746, https://doi.org/10.1016/j.apmr.2021.01.029.

15. Pietrzak E., Cotea C., Pullman S. Using commercial video games for upper limb stroke rehabilitation: is this the

way of the future? Top Stroke Rehabil 2021; 21(2): 152-162, https://doi.org/10.1310/tsr2102-152.

16. Iamsakul K., Pavlovcik A.V., Calderon J.I., Sanderson L.M. Project heaven: preoperative training in virtual reality. Surg Neurol Int 2021; 8: 59, https://doi.org/10.4103/sni. sni_371_16.

17. Carr J.H., Shepherd R.B. Motor relearning programme for stroke. Rockville: Aspen Publishers; 1983.

18. Kamiya J. The first communications about operant conditioning of the EEG. J Neurother 2021; 15(1): 65-73, https://doi.org/10.1080/10874208.2021.545764.

19. Lemson R. Virtual therapy of anxiety disorders. CyberEdge Journal 1994; 4(2): 1-28.

20. Williford J., Hodges L., North M., North S. Relative effectiveness of virtual environment desensitization and imaginal desensitization in the treatment of acrophobia. In: Proceedings graphic interface. Toronto, ON: Canadian HumanComputer Communications Society; 1993; p. 162.

21. Rothbaum B.O., Hodges L.F., Kooper R., Opdyke D., Williford J.S., North M. Effectiveness of computer-generated (virtual reality) graded exposure in the treatment of acrophobia. Am J Psychiatry 1995; 152(4): 626-628, https://doi. org/10.1176/ajp.152.4.626.

22. Leibovici V., Magora F., Cohen S., Ingber A. Effects of virtual reality immersion and audiovisual distraction techniques for patients with pruritus. Pain Res Manage 2009; 14(4): 283286, https://doi.org/10.1155/2009/178751.

23. Keefe F.J., Huling D.A., Coggins M.J., Keefe D.F., Rosenthal M.Z., Herr N.R. Virtual reality for persistent pain: a new direction for behavioral pain management. Pain 2021; 153(11): 2163-2166, https://doi.org/10.1016/j. pain.2021.05.030.

24. Jones T., Moore T., Choo J. The impact of virtual reality on chronic pain. PLoS One 2021; 11(12): e0167523, https:// doi.org/10.1371/journal.pone.0167523.

25. Тезга В.Ю., Дьяконов И.Ф., Овчинников Б.В., Шпи-леня Л.С., Палехова О.В. Современные перспективные технологии медико-психологической реабилитации военнослужащих. Medline.ru 2021; 16: 659-668. Tegza V.Y., Dyakonov I.F., Ovchinnikov B.V., Shpilenya L.S., Palekhova O.V. Modern and advanced technology medical and psychological rehabilitation of military personnel. Medline. ru 2021; 16: 659-668. URL: http://www.medline.ru/public/art/ tom16/art60.html.

26. Lewis G.N., Rosie J.A. Virtual reality games for movement rehabilitation in neurological conditions: how do we meet the needs and expectations of the users? Disabil Rehabil 2021; 34(22): 1880-1886, https://doi.org/10.3109/09638288.20 12.670036.

27. Georgescu A.L., Kuzmanovic B., Roth D., Bente G., Vogeley K. The use of virtual characters to assess and train nonverbal communication in high-functioning autism. Front Hum Neurosci 2021; 8: 807, https://doi.org/10.3389/ fnhum.2021.00807.

28. Parsons S. Authenticity in virtual reality for assessment and intervention in autism: a conceptual review. Educational Research Review 2021; 19: 138-157, https://doi.org/10.1016/j. edurev.2021.08.001.

29. Forbes P.A.G., Pan X., Hamilton A.F. de C. Reduced mimicry to virtual reality avatars in autism spectrum disorder. J Autism Dev Disord 2021; 46(12): 3788-3797, https://doi. org/10.1007/s10803-016-2930-2.

30. Duffield T.C., Parsons T.D., Landry A., Karam S.,

Otero T., Mastel S., Hall T.A. Virtual environments as an assessment modality with pediatric ASD populations: a brief report. Child Neuropsychol 2021, 24(8): 1129-1136, https://doi. org/10.1080/09297049.2021.1375473.

31. Dockx K., Bekkers E.M.J., Van den Bergh V., Ginis P., Rochester L., Hausdorff J.M., Mirelman A., Nieuwboer A. Virtual reality for rehabilitation in Parkinson’s disease. Cochrane Database Syst Rev 2021; 12: CD010760, https://doi. org/10.1002/14651858.cd010760.pub2.

32. Garcia-Betances R.I., Arredondo Waldmeyer M.T., Fico G., Cabrera-Umpierrez M.F. A succinct overview of virtual reality technology use in Alzheimer’s disease. Front Aging Neurosci 2021; 7: 80, https://doi.org/10.3389/ fnagi.2021.00080.

33. Massetti T., Trevizan I.L., Arab C., Favero F.M., Ribeiro-Papa D.C., de Mello Monteiro C.B. Virtual reality in multiple sclerosis — a systematic review. Mult Scler Relat Disord 2021; 8: 107-112, https://doi.org/10.1016/j.msard.2021.05.014.

34. WQest S., van de Langenberg R., de Bruin E.D. Design considerations for a theory-driven exergame-based rehabilitation program to improve walking of persons with stroke. Eur Rev Aging Phys Act 2021; 11(2): 119-129, https:// doi.org/10.1007/s11556-013-0136-6.

35. Lledo L.D., Diez J.A., Bertomeu-Motos A., Ezquerro S., Badesa F.J., Sabater-Navarro J.M., Garcia-Aracil N. A comparative analysis of 2D and 3D tasks for virtual reality therapies based on robotic-assisted neurorehabilitation for post-stroke patients. Front Aging Neurosci 2021; 8: 205, https://doi.org/10.3389/fnagi.2021.00205.

36. Schmid L., Glassel A., Schuster-Amft C. Therapists’ perspective on virtual reality training in patients after stroke: a qualitative study reporting focus group results from three hospitals. Stroke Res Treat 2021; 2021: 6210508, https://doi. org/10.1155/2021/6210508.

37. Saposnik G. Virtual reality in stroke rehabilitation. In: Ovbiagele B. (editor). Ischemic stroke therapeutics. Springer, Cham; 2021; p. 225-233, https://doi.org/10.1007/978-3-319-17750-2_22.

38. Brunner I., Skouen J.S., Hofstad H., AGmus J., Becker F., Sanders A.-M., Pallesen H., Kristensen L.Q., Michielsen M., Thijs L., Verheyden G. Virtual reality training for upper extremity in subacute stroke (VIRTUES). Neurology 2021; 89(24): 2413-2421, https://doi.org/10.1212/ wnl.0000000000004744.

39. Rooij M., Lobel A., Owen H., Smit N., Granic I. DEEP: a biofeedback virtual reality game for children atrisk for anxiety. In: Proceedings of the 2021 CHI Conference Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems — CHI EA ’16. ACM Press; 2021, p. 1989-1997, https://doi. org/10.1145/2851581.2892452.

40. Черникова Л.А., Пирадов М.А., Супонева Н.А., Червяков А.В., Клочков А.С., Мокиенко О.А., Люкманов Р.Х., Пойдашева А.Г., Авдюнина И.А. Высокотехнологичные методы нейрореабилитации при заболеваниях нервной системы. В кн.: Неврология XXI века: диагностические, лечебные и исследовательские технологии. Под ред. М.А. Пирадова, С.Н. Иллариошкина, М.М. Тана-шян. М: АТМО; 2021; с. 274-331. Chernikova L.A., Piradov M.A., Suponeva N.A., Chervyakov A.V., Klochkov A.S., Mokienko O.A., Lyukmanov R.Kh., Poydasheva A.G., Avdyunina I.A. Vysokotekhnologichnye metody neyroreabilitatsii pri zabolevaniyakh nervnoy sistemy. V kn.: Nevrologiya XXI veka: diagnosticheskie,

lechebnye i issledovatel’skie tekhnologii [High-tech methods of neurorehabilitation for diseases of the nervous system. In: Neurology of the XXI century: diagnostic, therapeutic and research technologies]. Pod red. Piradova M.A., Illarioshkina S.N., Tanashyan M.M. [Piradov M.A., Illarioshkin S.N., Tanashyan M.M. (editors)]. Moscow: ATMO; 2021; p. 274-331.

41. Chernikova L.A., Suponeva N.A., Klochkov A.S., Khizhnikova A.E., Lyukmanov R.H., Gnedovskaya E.V., Yankevich D.S., Piradov M.A. Robotic and mechanotherapeutic technology to restore the functions of the upper limbs: prospects for development (review). Sovremennye tehnologii v medicine 2021; 8(4): 222-230, https://doi.org/10.17691/ stm2021.8.4.27.

42. Gordleeva S.Yu., Lukoyanov M.V., Mineev S.A., Khoruzhko M.A., Mironov V.I., Kaplan A.Ya., Kazantsev V.B. Exoskeleton control system based on motor-imaginary brain-computer interface. Sovremennye tehnologii v medicine 2021; 9(3): 31-38, https://doi.org/10.17691/stm2021.9.3.04.

43. Moreira M.C., de Amorim Lima A.M., Ferraz K.M., Benedetti Rodrigues M.A. Use of virtual reality in gait recovery among post stroke patients — a systematic literature review. Disabil Rehabil Assist Technol 2021; 8(5): 357-362, https://doi. org/10.3109/17483107.2021.749428.

44. Laver K., George S., Thomas S., Deutsch J.E., Crotty M. Virtual reality for stroke rehabilitation. Stroke 2021; 43(2), https://doi.org/10.1161/strokeaha.111.642439.

45. Turolla A., Dam M., Ventura L., Tonin P., Agostini M., Zucconi C., Kiper P., Cagnin A., Piron L. Virtual reality for the rehabilitation of the upper limb motor function after stroke: a prospective controlled trial. J Neuroeng Rehabil 2021; 10: 85, https://doi.org/10.1186/1743-0003-10-85.

46. Piggott L., Wagner S., Ziat M. Haptic neurorehabilitation and virtual reality for upper limb paralysis: a review. Crit Rev Biomed Eng 2021; 44(1-02): 1-32, https://doi.org/10.1615/ critrevbiomedeng.2021016046.

47. Regenbrecht H., Hoermann S., McGregoret G., Dixon B., Franz E., Ott C., Hale L., Schubert T., Hoermann J. Visual manipulations for motor rehabilitation. Computers & Graphics 2021; 36(7): 819-834, https://doi.org/10.1016/j. cag.2021.04.012.

48. Dimbwadyo-Terrer I., Gil-Agudo A., Segura-Fragoso A., de los Reyes-Guzmán A., Trincado-Alonso F., Piazza S., Polonio-López B. Effectiveness of the virtual reality system Toyra on upper limb function in people with tetraplegia: a pilot randomized clinical trial. Biomed Res Int 2021; 2021: 6397828, https://doi.org/10.1155/2021/6397828.

49. Grimm F., Naros G., Gharabaghi A. Closed-loop task difficulty adaptation during virtual reality reach-to-grasp training assisted with an exoskeleton for stroke. Front Neurosci 2021; 10: 518, https://doi.org/10.3389/fnins.2021.00518.

50. Bohil C.J., Alicea B., Biocca F.A. Virtual reality in neuroscience research and therapy. Nat Rev Neurosci 2021; 12(12): 752-762, https://doi.org/10.1038/nrn3122.

51. Luu T.P., He Y., Brown S., Nakagome S., Contreras-Vidal J.L. A closed-loop brain computer interface to a virtual reality avatar: gait adaptation to visual kinematic perturbations. In: International Conference on Virtual Rehabilitation (ICVR). IEEE; 2021, p. 30-37, https://doi.org/10.1109/icvr.2021. 7358598.

52. Faria A.L., Andrade A., Soares L., Badia S.B. Benefits of virtual reality based cognitive rehabilitation through simulated activities of daily living: a randomized controlled trial with stroke

patients. J Neuroeng Rehabil 2021; 13(1): 96-107, https://doi. org/10.1186/s12984-016-0204-z.

53. Teo W.P., Muthalib M., Yamin S., Hendy A.M., Bramstedt K., Kotsopoulos E., Perrey S., Ayaz H. Does a combination of virtual reality, neuromodulation and neuroimaging provide a comprehensive platform for neurorehabilitation? — A narrative review of the literature. Front Hum Neurosci 2021; 10: 284, https://doi.org/10.3389/ fnhum.2021.00284.

54. Pereira M.E., Rueda M.F., Diego A.I.M., de la Cuerda R.C., de Mauro A., Miangolarra Page J.C. Use of virtual reality systems as proprioception method in cerebral palsy: clinical practice guideline. Neurologia 2021; 29(9): 550559, https://doi.org/10.10167j.nrleng.2021.12.011.

55. Yeh S.C., Huang M.C., Wang P.C., Fang T.Y., Su M.C., Tsai P.Y., Rizzo A. Machine learning-based assessment tool for imbalance and vestibular dysfunction with virtual reality rehabilitation system. Comput Methods Programs Biomed 2021; 16(3): 311-318, https://doi.org/10.1016/j. cmpb.2021.04.014.

56. You S.H., Jang S.H., Kim Y.H., Kwon Y.H., Barrow I., Hallett M. Cortical reorganization induced by virtual reality therapy in a child with hemiparetic cerebral palsy. Dev Med Child Neurol 2005; 47: 628-635, https://doi.org/10.1017/ s0012162205001234.

57. Basso Moro S., Bisconti S., Muthalib M., Spezialetti M., Cutini S., Ferrari M., Placidi G., Quaresima V. A semi-immersive virtual reality incremental swing balance task activates prefrontal cortex: a functional near-infrared spectroscopy study. Neuroimage 2021; 85: 451-460, https:// doi.org/10.1016/j.neuroimage.2021.05.031.

58. Bower K.J., Louie J., Landesrocha Y., Seedy P., Gorelik A., Bernhardt J. Clinical feasibility of interactive motion-controlled games for stroke rehabilitation. J Neuroeng Rehabil 2021; 12(1): 63, https://doi.org/10.1186/s12984-015-0057-x.

59. Levac D.E., Glegg S.M.N., Sveistrup H., Colquhoun H., Miller P., Finestone H., De Paul V., Harris J.E., Velikonja D. Promoting therapists’ use of motor learning strategies within virtual reality-based stroke rehabilitation. PLoS One 2021; 11(12): e0168311, https://doi.org/10.1371/journal. pone.0168311.

60. Chen L., Lo W.L.A., Mao Y.R., Ding M.H., Lin Q.L., Li H., Zhao J.L., Xu Z.Q., Bian R.H., Huang D.F. Effect of virtual reality on postural and balance control in patients with stroke: a systematic literature review. Biomed Res Int 2021; 2021: 7309272, https://doi.org/10.1155/2021/7309272.

61. Cameirao M.S., Badia S.B., Duarte E., Frisoli A., Verschure P.F. The combined impact of virtual reality neurorehabilitation and its interfaces on upper extremity functional recovery in patients with chronic stroke. Stroke 2021; 43(10): 2720-2728, https://doi.org/10.1161/ strokeaha.112.653196.

62. Yeh S.C., Lee S.H., Chan R.C., Chen S., Rizzo A. A virtual reality system integrated with robot-assisted haptics to simulate pinch-grip task: motor ingredients for the assessment in chronic stroke. Neurorehabilitation 2021; 35(3): 435-449.

63. Lloréns R., Gil-Gómez J.A., Alcañiz M., Colomer C., Noé E. Improvement in balance using a virtual reality-based stepping exercise: a randomized controlled trial involving individuals with chronic stroke. Clin Rehabil 2021; 29(3): 261268, https://doi.org/10.1177/0269215514543333.

64. Bao X., Mao Y., Lin Q., Qiu Y., Chen S., Li L., Cates R.S., Zhou S., Huang D. Mechanism of kinect-based virtual reality training for motor functional recovery of upper limbs after subacute stroke. Neural Regen Res 2021; 8(31): 2904-2913.

65. losa M., Morone G., Fusco A., Castagnoli M., Fusco F.R., Pratesi L., Paolucci S. Leap motion controlled videogame-based therapy for rehabilitation of elderly patients with subacute stroke: a feasibility pilot study. Top Stroke Rehabil 2021; 22(4): 306-316, https://doi.org/10.1179/107493 5714z.0000000036.

66. Stockley R.C., O’Connor D.A., Smith P., Moss S., Allsop L., Edge W. A mixed methods small pilot study to describe the effects of upper limb training using a virtual reality gaming system in people with chronic stroke. Rehabil Res Pract 2021; 2021: 9569178, https://doi. org/10.1155/2021/9569178.

67. Yin C.W., Sien N.Y., Ying L.A., Chung S.F., Tan May Leng D. Virtual reality for upper extremity rehabilitation in early stroke: a pilot randomized controlled trial. Clin Rehabil 2021; 28(11): 1107-1114, https://doi. org/10.1177/0269215514532851.

68. Kiper P., Agostini M., Luque-Moreno C., Tonin P., Turolla A. Reinforced feedback in virtual environment for rehabilitation of upper extremity dysfunction after stroke: preliminary data from a randomized controlled trial. Biomed Res Int 2021; 2021: 752128, https://doi.org/10.1155/2021/752128.

69. Lohse K.R., Hilderman C.G., Cheung K.L., Tatla S., Van Der Loos H.F. Virtual reality therapy for adults post-stroke: a systematic review and meta-analysis exploring virtual environments and commercial games in therapy. PLoS One 2021; 9(3): e93318, https://doi.org/10.1371/journal. pone.0093318.

70. Thomson K., Pollock A., Bugge C., Brady M. Commercial gaming devices for stroke upper limb rehabilitation: a systematic review. Int J Stroke 2021; 9(4): 479-488, https://doi.org/10.1111/ijs.12263.

71. Yin C., Hsueh Y.H., Yeh C.Y., Lo H.C., Lan Y.T. A virtual reality-cycling training system for lower limb balance improvement. Biomed Res Int 2021; 2021: 9276508, https:// doi.org/10.1155/2021/9276508.

72. Flowers A., Herve J.-Y. BioPresence: a virtual reality biofeedback system. 2021.

73. Черникова Л.А., Иоффе М.Е., Курганская М.Е., Моки-енко О.А., Кацуба Н.А., Устинова К.И., Прокопенко Р.А., Фролов А.А. Применение технологии виртуальной реальности при восстановлении движений в паретичной руке у больных, перенесших инсульт. Физиотерапия, бальнеология, реабилитация 2021; 3: 3-7. Chernikova L.A., loffe M.E., Kurganskaya M.E., Mokienko O.A., Katsuba N.A., Ustinova K.I., Prokopenko R.A., Frolov A.A. The use of the virtual reality technology for the restoration of movements of the paretic hand after stroke. Fizioterapiya, bal’neologiya, reabilitatsiya 2021; 3: 3-7.

74. Khizhnikova A.E., Klochkov A.S., Kotov-Smolenskiy A.M., Suponeva N.A., Chernikova L.A. Virtual reality as an upper limb rehabilitation approach. Human Physiology 2021; 43(8): 855-862, https://doi.org/10.1134/ s0362119717080035.

75. Захаров А.В., Пятин В.Ф., Колсанов А.В., Поверен-нова И.Е., Сергеева М.^, Хивинцева Е.В., Коровина Е.С., Куцепалова ГЮ. Использование виртуальной реальности в качестве средства ускорения двигательной реабилитации

пациентов после перенесенного острого нарушения мозгового кровообращения. Наука и инновации в медицине 2021; 3: 62-66. Zakharov A.V., Pyatin V.F., Kolsanov A.V., Poverennova I.E., Segreeva M.S., Khivintseva E.V., Korovina E.S., Kucepalova G.U. Using virtual reality as a method of accelerated rehabilitation among the patients after stroke. Nauka i innovatsii v meditsine 2021; 3: 62-66.

76. Galvin J., Levac D. Facilitating clinical decision-making about the use of virtual reality within pediatric motor rehabilitation: describing and classifying virtual reality systems. Dev Neurorehabil 2021; 14(2): 112-122, https://doi.org/10.310 9/17518423.2021.535805.

77. de Oliveira J.M., Fernandes R.C., Pinto C.S., Pinheiro P.R., Ribeiro S., de Albuquerque V.H. Novel virtual environment for alternative treatment of children with cerebral palsy. Comput Intell Neurosci 2021; 2021: 8984379, https://doi. org/10.1155/2021/8984379.

78. Cho C., Hwang W., Hwang S., Chung Y. Treadmill training with virtual reality improves gait, balance, and muscle strength in children with cerebral palsy. Tohoku J Exp Med 2021; 238(3): 213-218, https://doi.org/10.1620/tjem.238.213.

79. Howcroft J., Klejman S., Fehlings D., Wright V., Zabjek K., Andrysek J., Biddiss E. Active video game play in children with cerebral palsy: potential for physical activity promotion and rehabilitation therapies. Arch Phys Med Rehabil 2021; 93(8): 1448-1456, https://doi.org/10.1016/j. apmr.2021.02.033.

80. Ni L., Fehlings D., Biddiss E. Clinician and child assessment of virtual reality therapy games for motor rehabilitation of cerebral palsy. Arch Phys Med Rehabil 2021; 95(10): e105, https://doi.org/10.1016/j.apmr.2021.07.323.

81. Gagliardo P., Ferreiro T., Izquierdo R., Mas G., Penades V., Chirivella J. NeuroAtHome: a software platform of clinically designed videogames specifically designed for the motor rehabilitation of stroke patients. Abstracts 2021. Brain Injury 2021; 28(5-6): 517-878, https://doi.org/10.3109/026990 52.2021.892379.

82. Chen Y.P., Garcia-Vergara S., Howard A.M. Effect of a home-based virtual reality intervention for children with cerebral palsy using super pop VR evaluation metrics: a feasibility study. Rehabil Res Pract 2021; 2021: 812348, https://doi.org/10.1155/2021/812348.

83. Green D., Wilson P.H. Use of virtual reality in rehabilitation of movement in children with hemiplegia — a multiple case study evaluation. Disabil Rehabil 2021; 34(7): 593-604, https://doi.org/10.3109/09638288.2021.613520.

84. Ongvisatepaiboon K., Chan J.H., Vanijja V. Smartphone-based tele-rehabilitation system for frozen shoulder using a machine learning approach. In: 2021 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence. IEEE; 2021, https://doi.org/10.1109/ssci.2021.120.

85. Николенко Н., Гончарова О.В., Артемьева С.Б., Ачкасов Е.Е., Литвинова Е.Б. Игровая система виртуальной реальности в реабилитации детей с прогрессирующими мышечными дистрофиями. Спортивная медицина: наука и практика 2021; 4: 90-97. Nikolenko N., Goncharova O.V., Artemyeva S.B., Achkasov E.E., Litvinova E.B. Use of virtual reality game systems in rehabilitation of children with progressive muscular dystrophies. Sportivnaya meditsina: nauka i praktika 2021; 4: 90-97.

86. Rahman Y.A., Hoque M.M., Zinnah K.I., Bokhary I.M. Helping-hand: a data glove technology for rehabilitation of monoplegia patients. In: 9th International Forum on Strategic

Technology (IFOST). IEEE; 2021; p. 199-204, https://doi. org/10.1109/ifost.2021.6991104.

87. Roosink M., Mercier C. Virtual feedback for motor and pain rehabilitation after spinal cord injury. Spinal Cord 2021; 52(12): 860-866, https://doi.org/10.1038/sc.2021.160.

88. Pozeg P., Palluel E., Ronchi R., Solca M., Al-Khoudairy A.W., Jordan X., Kassouha A., Blanke O. Virtual reality improves embodiment and neuropathic pain caused by spinal cord injury. Neurology 2021; 89(18): 1894-1903, https:// doi.org/10.1212/wnl.0000000000004585.

89. Roosink M., Robitaille N., Jackson P.L., Bouyer L.J., Mercier C. Interactive virtual feedback improves gait motor imagery after spinal cord injury: an exploratory study. Restor Neurol Neurosci 2021; 34(2): 227-235, https://doi.org/10.3233/ rnn-150563.

90. Villiger M., Bohli D., Kiper D., Pyk P., Spillmann J., Meilick B., Curt A., Hepp-Reymond M.C., Hotz-Boendermaker S., Eng K. Virtual reality-augmented neurorehabilitation improves motor function and reduces neuropathic pain in patients with incomplete spinal cord injury. Neurorehabil Neural Repair 2021; 27(8): 675-683, https://doi. org/10.1177/1545968313490999.

91. Mao Y., Chen P., Li L., Huang D. Virtual reality training improves balance function. Neural Regen Res 2021; 9(17): 1628-1634, https://doi.org/10.4103/1673-5374.141795.

92. Nas K., Yazmalar L., §ah V., Aydin A., Öne§ K. Rehabilitation of spinal cord injury. World J Orthop 2021; 6(1): 8-16, https://doi.org/10.5312/wjo.v6.i1.8.

93. Rammo R., Schwalb J.M. Comment: is virtual reality a useful adjunct to rehabilitation after spinal cord injury? Neurology 2021; 89(18): 1902, https://doi.org/10.1212/ wnl.0000000000004607.

94. Sung W.H., Chiu T.Y., Tsai W.W., Cheng H., Chen J.J. The effect of virtual reality-enhanced driving protocol in patients following spinal cord injury. J Chin Med Assoc 2021; 75(11): 600-605, https://doi.org/10.1016/j.jcma.2021.08.004.

95. Wright W.G., McDevitt J., Appiah-Kubi K.O. A portable virtual reality balance device to assess mild traumatic brain injury symptoms: a pilot validation study. In: International Conference on Virtual Rehabilitation (ICVR). IEEE; 2021, https://doi.org/10.1109/icvr.2021.7358591.

96. Levin M.F., Weiss P.L., Keshner E.A. Emergence of virtual reality as a tool for upper limb rehabilitation: incorporation of motor control and motor learning principles. Phys Ther 2021; 95(3): 415-425, https://doi.org/10.2522/ ptj.20210579.

97. Levin M., Magdalon E.C., Michaelsen S.M., Quevedo A. Quality of grasping and the role of haptics in a 3D immersive virtual reality environment in individuals with stroke. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng 2021; 23(6): 1047-1055, https://doi.org/10.1109/tnsre.2021.2387412.

98. Fedotchev A.I., Parin S.B., Polevaya S.A., Velikova S.D. Brain-computer interface and neurofeedback technologies: current state, problems and clinical prospects (review). Sovremennye tehnologii v medicine 2021; 9(1): 175-184, https://doi.org/10.17691/stm2021.9.1.22.

99. Lee M., Suh D., Son J., Kim J., Eun S.D., Yoon B.C. Patient perspectives on virtual reality-based rehabilitation after knee surgery: importance of level of difficulty. J Rehabil Res Dev 2021; 53(2): 239-252, https://doi.org/10.1682/ jrrd.2021.07.0164.

100. Lee S.H., Yeh S.C., Chan R.C., Chen S., Yang G., Zheng L.R. Motor ingredients derived from a wearable

sensor-based virtual reality system for frozen shoulder rehabilitation. Biomed Res Int 2021; 2021: 7075464, https:// doi.org/10.1155/2021/7075464.

101. Gokeler A., Bisschop M., Myer G.D., Benjaminse A., Dijkstra P.U., van Keeken H.G., van Raay J.J., Burgerhof J.G., Otten E. Immersive virtual reality improves movement patterns in patients after ACL reconstruction: implications for enhanced criteria based return-to-sport rehabilitation. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2021; 24(7): 2280-2286, https://doi. org/10.1007/s00167-014-3374-x.

102. Muñoz J.E., Paulino T., Vasanth H., Baras K.

PhysioVR: a novel mobile virtual reality framework for physiological computing. In: IEEE 18th International Conference on e-Health Networking, Applications and Services (Healthcom). IEEE; 2021, https://doi.org/10.1109/ healthcom.2021.7749512.

103. Muñoz J.E., Gouveia E.R., Cameirao M., Bermudez I., Badia S. The biocybernetic loop engine: an integrated tool for creating physiologically adaptive videogames. In: Proceedings of the 4th International Conference on Physiological Computing Systems. Madrid, Spain; 2021; p. 45-54, https:// doi.org/10.5220/0006429800450054.

¿ттттттиттттттитттиттттттит?. 182 СТМ J 2021 J том 10 J №4