CC BY
3
Сибирский психологический журнал.
2024. № 92. С. 165-180. Б01: 10.17223/17267080/92/10
УДК 159.9.07
ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В МОДЕЛИРОВАНИИ И УПРАВЛЕНИИ СТРЕССОВОЙ РЕАКЦИЕЙ ЧЕЛОВЕКА1
А.И. Ковалёв1, Е.Е. Нефельд1
1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1
Резюме
Технология виртуальной реальности в последнее десятилетие стала одним из активно применяемых инструментов в психологической науке и практике. Активное развитие средств виртуальной реальность привело к повышению их доступности как исследовательского инструмента, а новые технические решения улучшили качество предъявляемых виртуальных сред и минимизировали возможные дискомфортные ощущения у пользователей от погружения в виртуальные пространства. Особо эффективным оказалось применение данной технологии в изучении сложных и комплексных психологических и психофизиологических конструктов, к которым в том числе относится стрессовая реакция человека. Целью настоящей работы стало рассмотрение существующих способов и приемов применения виртуальной реальности для задач моделирования и управления стрессовой реакцией человека. Были поставлены задачи выделить особенности таких подходов, их преимущества и недостатки, а также определить наиболее эффективные из них. В качестве основного предмета рассмотрения были выбраны примеры интеграции технологий виртуальной реальности с экспозиционной терапией, биологической обратной связью, методикой десенсибилизации и переработки движениями глаз. В результате проведенного анализа было обнаружено, что общим для разных способов использования виртуальных технологий в задачах управления уровнем стресса и моделирования стрессовой реакции различной степени интенсивности является возможность создания контролируемой и повторяемой по содержанию виртуальной среды, которая позволяет настраивать степень воздействия стрессоров и обстановки для точного изучения индивидуальной реакции участников. Вторым важным фактором при этом является возможность реализации активного поведения самим человеком, погруженным в виртуальную среду. Также отмечено, что комплексное применение совокупности различных методик позволяет человеку лучше осознавать свои реакции на стресс, обучаться саморегуляции и приемам снижения уровня тревожности в условиях виртуальной реальности. Таким образом, применение виртуальной реальности в разработке эффективных подходов управления стрессовой реакцией представляет собой в целом уникальный пример интеграции такой цифровой и современной технологии с классическими психотерапевтическими приемами.
Ключевые слова: стресс; функциональное состояние; виртуальная реальность; посттравматическое стрессовое расстройство; движения глаз; десенсибилизация; экспозиционная терапия; биологическая обратная связь
1 Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ № 23-78-10090.
Введение
Исследование феномена стресса в психологии и нейронауке имеет длительную историю, однако не теряет своей высокой актуальности. Подтверждением этому является тот факт, что до сих пор в научной литературе даже существуют различные определения термина «стресс», а также различные подходы к его изучению (Леонова, 2000). Тематика стресса представляет собой сегодня область междисциплинарного интереса в естественных и социальных науках, активно разрабатываются социальные модели стресса (Nakatake et al., 2020), детально изучаются биологические основы стрессовой реакции, которые включают взаимодействие психологических, неврологических и эндокринологических факторов. Отдельно анализируются психологические механизмы стресса, включающие рассмотрение личностных особенностей человека, механизмов преодоления трудностей, профилактики последствий хронического стресса в виде профессиональных деформаций (Loriol, 2016).
При этом остро стоит вопрос об эффективных методах не столько диагностики, сколько коррекции стрессовой реакции, которые были бы относительно просты в применении, непродолжительны, но эффективны наравне с психотерапевтическим воздействием. Одним из современных способов развития таких методов является активное внедрение технологий виртуальной реальности в конструирование приемов и способов либо внешнего управления стрессовой реакцией человека, либо выработки у него специализированных навыков саморегуляции, направленных на коррекцию своего стрессового состояния. В связи с этим целью настоящего исследования является всестороннее рассмотрение возможностей использования технологий виртуальной реальности в задачах коррекции стрессовой реакции на примере существующих и развивающихся методических подходов.
Этимологические корни понятия «стресс» связаны с обозначением феномена давления и исходят от индоевропейского str. Отсюда же берут свое начало греческое strangalizein, латинское strigere, а также появившееся позднее английское to strangle, обозначающие понятие «стягивать, затягивать». Поэтому можно сказать, что не менее древним является и общее изначальное понимание стресса как наличия определенного типа воздействия на живой организм. Уже само по себе обозначение воздействующего на организм фактора извне и некоторого сопротивления этому воздействию изнутри организма предполагает концепцию определенного баланса таких действующих сил, т.е. гомеостаза. Неслучайно еще древнегреческими натурфилософами - Пифагором и Акмеоном - это соотношение было названо «гармонией» и «изономией» соответственно (Chrousos, Loriaux, Gold, 1988).
Наиболее близким современным схожим стрессу понятием является термин «функциональное состояние», введенный физиологом Walter Cannon (1914) в начале XX в. Принято определять функциональное состояние в широком смысле как фоновый уровень активности нервных центров при выполнении организмом определенного вида деятельности. Более узкое
определение, подчеркивающее адаптивную значимость функционального состояния для организма, предполагает, что это психофизиологическое явление со своими закономерностями, которые заложены в архитектуре особой функциональной системы. Тогда, рассматривая существование живого организма, можно отметить постоянное действие на него внешних физических факторов, а также факторов внутренних, в первую очередь связанных с изменениями эмоционального состояния вследствие переоценки результатов деятельности. Эти группы факторов, или стрессоров, оказывая непрерывное воздействие на организм, со временем вызывают компенсаторную реакцию в виде адаптивного гомеостатического ответа -изменения функционального состояния организма.
Такой подход нашел отображение в наиболее авторитетной теории стресса как адаптивного механизма, предложенной Gans Selye и названной общим адаптационным синдромом (ОАС). Согласно этой теории, действие стрессоров вызывает неспецифическую приспособительную реакцию организма (Selye, 1936). Указанная реакция начинается с фазы тревоги, на которой происходит общая мобилизация ресурсов организма. Затем наступает длительная фаза сопротивления действию стрессора, сопровождающаяся длительным иммунным ответом. При исчерпании ресурсов организма может наступить фаза истощения, на которой противодействие стрессору прекращается (Selye, 1943). Важно отметить, что Г. Селье описал также работу так называемой биохимической оси стресса, включающей путь гипоталамус-гипофиз-надпочечники и участвующей в синтезе глюкокортикоидов для обеспечения стрессовой реакции (Zhu et al., 2014).
Предложенный подход позволил установить динамическое соответствие между, с одной стороны, объективно действующими экологическими «стрессорами», а с другой - индивидуальной реакцией на стресс, включающей в себя то, насколько человек воспринимает действующий стрессор или оценивает его таковым (Pearlin, 2010; Wheaton, Young, Montazer, Stuart-Lahman, 2013). Когнитивный компонент стрессовой реакции в виде субъективной оценки значимости влияющего на организм стрессора нашел отражение в работах Richard Lazarus (1964). Благодаря рассмотрению стрессовой реакции с такого ракурса появилась возможность объяснения наличия индивидуальных различий в выраженности уровня стресса. Процесс оценивания рассматривается при этом как промежуточное звено между действием стрессора и возникающей в результате такого воздействия реакцией организма, поэтому модель получила название транзакционной. Учитывая тот факт, что характер стрессового жизненного события не может быть определен заранее, поскольку он не существует независимо и зависит от значения, придаваемого ему отдельным действующим лицом, невозможно определить «стресс» независимо от его последствий, которые, в свою очередь, зависят от восприятия и реакции субъекта. Стрессоры становятся стрессорами, а не нейтральными событиями, благодаря своему отношению к организму, который воспринимает или оценивает конкретную ситуацию и дает ей соответствующую оценку.
Важно отметить, что подходы к изучению стресса получают свое развитие в настоящее время в том числе в области нейробиологии, которая в первую очередь стремится продемонстрировать связь стрессовой реакции с иммунной функцией, функционированием головного мозга и работой эндокринной системы (Ganzel, Morris, Wethington, 2010). Так, в области нейроэндокринологии в рамках решения задачи связать активность головного мозга с активностью гормонов, а также с поведением и эмоциональными состояниями разрабатывается концепция аллостаза и аллостатиче-ской нагрузки как дополнение к понятию гомеостаза, описывающая более широкую и более адаптивную серию телесных процессов (Ramsay, Woods, 2014). Согласно данной концепции, организм не столько сопротивляется действующим стрессорам, сколько подстраивается под них. Поэтому подчеркивается гетерогенность факторов стресса, требующих изменений как на физиологическом, так и на поведенческом и психологическом уровнях (McEwen, Stellar, 1993). Помимо этого, существуют индивидуальные различия в том, как человек реагирует на потенциальные стрессовые ситуации, как происходят их восприятие и интерпретация. На восприятие стресса влияют генетические особенности, опыт и поведение человека (McEwen, 1998). Стрессовое переживание инициирует физиологические и поведенческие реакции, ведущие к аллостазу и адаптации, или в данных процессах головной мозг является центральным органом восприятия и реакции к факторам стресса.
Методы
Таким образом, многоплановая трактовка самого понятия «стресс» дает возможность рассматривать данный предмет как сложную и в первую очередь адаптивную реакцию организма на внешние или внутренние факторы, которые воспринимаются как угрожающие или вызывающие несоответствие между требованиями окружающей среды и возможностями справиться с ними. Стресс может возникнуть в результате физических, психологических или социальных факторов, и его проявление связано с активацией сложной сети нервных и гормональных механизмов. В этой связи остро стоит задача разработки методических подходов к изучению стрессовой реакции человека, которые бы позволяли одновременно моделировать меняющиеся условия окружающей среды, фиксировать физиологические и психофизиологические изменения в организме, а также осуществлять измерения субъективного состояния и поведенческих реакций. Особенно важным является создание способов коррекции стрессовой реакции и изучения механизмов ее произвольного управления. Одним из современных инструментов, лежащих в основе развиваемых методик, является использование технологий виртуальной реальности (ВР).
Под ВР в контексте данного рассмотрения подразумеваются технологии интерактивного взаимодействия пользователя с компьютерно-сгенерированной виртуальной средой (ВС). Обеспечивается такое взаимодействие
в настоящее время с помощью носимых шлемов; управление перемещением в виртуальном пространстве при этом чаще всего осуществляется с помощью специальных контроллеров, находящихся в руках пользователя. Также наряду с шлемами применяются и так называемые системы высокой степени погружения, или высокоиммерсионные системы, представляющие собой комнаты типа CAVE-систем, панорамные установки и широкоформатные экраны большого размера.
Качественная особенность ВР заключается в том, что она может быть использована как способ моделирования условий стрессового воздействия на человека. Например, с помощью ВР-технологий был реализован один из вариантов «золотого стандарта» порождения стрессовой ситуации для человека - Трирский социальный стресс-тест (ТССТ). Он представляет собой задания по ментальной арифметике и публичным выступлениям, которые, как предполагается, вызывают значительное усиление стрессовой реакции из-за элемента угрозы социального генеза, которая определяется как страх быть негативно оцененным другими (Dickerson, Gruenewald, Kemeny, 2004). Угроза социальной оценки является существенной, поскольку она означает потенциальную угрозу сохранению социального «Я». Например, угроза социальной негативной оценки может часто возникать из-за того, что даже нейтральные собеседники неположительно оценивают работу участников. В 2010 г. Jönsson и соавт. (Jönsson, Wallergârd, Österberg, Hansen, Johansson, Karlson, 2010) впервые адаптировали ТССТ к использованию в виртуальной реальности (ВР-ТССТ), заменив людей, участвующих в традиционном ТССТ и предъявляющих социальную оценку тестируемому человеку, компьютерными виртуальными агентами.
Систематический обзор применения ВР-ТССТ показал, что хотя создаваемый им эффект и ниже по величине по сравнению с традиционным тестом, тем не менее надежно индуцирует физиологическую стрессовую реактивность с размерами эффекта, сопоставимыми с традиционным ТССТ (Helminen, Morton, Wang, Felver, 2021). Помимо ВР-ТССТ, в виртуальной реальности для индуцирования стрессового состояния также могут предъявляться различные условия, такие как выполнение когнитивных задач (Gradl et al., 2019) или просмотр специально отобранных стрессогенных видео в формате 360 (Thomson, Aboutanos, Kiehl, Neumann, Galusha, Fanti, 2019).
В то же время ВР рассматривалась как возможное средство коррекции стрессовой реакции и обучения навыкам ее регуляции. Особенно активно это происходило в основном из-за необходимости разработки эффективных подходов к лечению посттравматического стрессового расстройства (ПТСР). ПТСР - это психическое расстройство, которое возникает в ответ на интенсивные травматические жизненные события. Такое общее определение связано с тем, что в области психиатрии до сих пор ведутся обсуждения в отношении механизмов генезиса и протекания ПТСР. Однако, согласно МКБ-10, ПТСР относится к группе «№ F43 Реакция на тяжелый стресс и нарушения адаптации» и характеризуется следующими основными кластерами посттравматических симптомов: эпизоды повторного переживания
травмы в виде навязчивых воспоминаний или снов неприятного содержания, отражающих содержание травматического события; эмоциональная притупленность, отчужденность от окружающих во время таких переживаний; избегание ситуаций и обстоятельств, напоминающих о травме; острые приступы страха или агрессии, провоцируемые ситуацией, схожей с травмирующей; чувство напряжения, пугливость и чрезмерная реакция на относительно нейтральные стимулы (Кекелидзе, Портнова, 2009). В совокупности это можно охарактеризовать как хронические нарушения в регуляции эмоций, социальной и личностной идентичности (Maercker et al., 2022).
Разрабатываемые концепции механизмов протекания ПТСР имеют в фокусе своего внимания процессы эмоциональной обработки информации о психотравмирующем событии (Foa, Kozak, 1986). Предполагается, что появление симптомов ПТСР основано на патологических психологических структурах страха, которые активируются, когда пациенты сталкиваются с информацией, имеющей отношение к травме (Hembree, Foa, Dorfan, Street, Kowalski, Tu, 2003). Уменьшение симптомов требует модификации аффективной составляющей в памяти, что вызывает необходимость обрабатывать эмоциональные данные, такие как информация, связанная с травмой, и, как следствие, больше не вызывать повышенной активации. Поэтому терапевтические процедуры направлены на создание воображаемого воздействия стрессора, чтобы вызвать состояние привыкания к нему и, следовательно, исчезновение тревожной реакции. Это может быть практически достигнуто путем переоценки травматического опыта пациента, который направляется и поощряется терапевтом, чтобы представить, рассказать и эмоционально обработать травмирующее событие (Leaman, Rothbaum, Difede, Cukor, Gerardi, Rizzo, 2013). Тем не менее данные действия по воображению часто бывают достаточно сложными для некоторых пациентов, особенно для тех, кто не может визуализировать травматическое событие или не хочет или не готов это сделать (Difede, Olden, Cukor 2014; Kehle-Forbes, Meis, Spoont, Polusny, 2016; Rizzo & Shilling, 2017). Это может привести к прекращению лечения или к менее выраженной эмоциональной реактивности при сообщении о травме, что негативно влияет на результат лечения (Foa, Franklin, Perry, Herbert, 1996; Jaycox, Foa, Morral, 1998).
Использование ВР в травмотерапии для подобной задачи оказалось достаточно эффективным способом. Были сформированы различные подходы к интеграции ВР в травматотерапию при ПТСР (Leaman et al., 2013). Одним из наиболее распространенных стало использование экспозиционной терапии в виртуальной реальности (ВРЭТ) (McLean, Foa, 2011). ВРЭТ основан на терапевтическом подходе лечения ПТСР, в котором опыт пациента воспроизводится посредством погружения его в ВС, а не с помощью воображения. Пациенты пересказывают свои травматические воспоминания, а терапевты создают ВС, соответствующую пересказанному опыту. Данный тип регенерации виртуального окружения предполагался для расширения доступа пациента к травматическим стимулам и воспоминаниям (Leaman et al., 2013) и был широко использован в терапии солдат и ветера-
нов с боевым ПТСР, однако также применялся и в терапии гражданских лиц с ПТСР (Rizzo et al., 2013).
При работе с ветеранами боевых действий использовались ВС, представляющие собой локации виртуальных Ирака, Афганистана. Данные ВС включали в себя комплексные прототипы сценариев ПТСР, связанных с боевыми действиями. Кроме того, они имели удобный интерфейс (Rizzo, Shilling, 2017), что позволяло терапевту настраивать ВС в режиме реального времени (например, продолжительность дня, погодные условия и окружающие звуки), чтобы она соответствовала воспоминаниям пациента. Также у терапевта имелась возможность добавлять триггерные стимулы, такие как взрывы или огнестрельные атаки. Как правило, эта функция использовалась на более поздних сеансах, когда терапевт и пациент фокусировались на частях травматических воспоминаний, вызывающих высокий уровень тревоги и, как следствие, стресса.
В настоящий момент существует несколько протоколов коррекции ПТСР с применением ВРЭТ (Leaman et al., 2013). Протокол лечения начинается с одной-двух подготовительных сессий в 70% исследований ВРЭТ (Rizzo et al., 2013; McLay et al., 2017). На этом этапе осуществляются сбор информации о травматическом опыте пациента и обсуждение продолжительности лечения и методов, а также пациента знакомят с самой технологией. Далее следует от пяти до десяти 90-минутных сеансов, состоящих в том числе из 30-45 минут непосредственного погружения в виртуальную среду и примерно 20-минутной клинической беседы для поддержки пациентов в обработке их понятий, мыслей и чувств, связанных с травмой. Кроме того, если уровень стресса пациентов не увеличивался во время виртуального воздействия (между сеансами), терапевты переключились на воздействие in vivo. Поэтому терапевты использовали реальные места и ситуации, связанные с травматическим опытом пациента (например, людные места, вождение по дорогам, похожим на место взрыва).
Для увеличения эффективности ВРЭТ применяют ее разновидность -сочетание ВР-технологии и методики десенсибилизации и реконсолидации следов памяти. Последняя изначально появилась и развивается в русле концепции использования методики десенсибилизации и переработки движениями глаз (ДПДГ), предложенной Ф. Шапиро для коррекции ПТСР (Stickgold, 2002). Стоит отметить, что методика ДПДГ получила широкое распространение в практической работе психотерапевтов, однако досконально механизмы эффективности этой методики не изучены (Laliotis et al., 2021). Постулируется, что в основе результативности методики ДПДГ лежит одновременное нахождение в фокусе внимания воспоминаний о психотравмирующем событии и задачи по устойчивому удержанию взора на движущемся объекте. Дополнительно иногда добавляют также выполнение пациентом ритмичных моторных действий, например постукиваний по коленям или поглаживаний по плечам. Однако при добавлении к ВРЭТ моторной активности используют мультимодальную десенсибилизацию, которая выражена в совершении пациентом двигательной активно-
сти на беговой дорожке. Дополнительно к движению может быть использована парадигма двойной задачи, например слежение за каким-либо объектом.
Так, в одном из исследований для пациентов было отобрано 10-20 высокоэффективных фотографий, связанных с их личным травматическим опытом (van Gelderen, Nijdam, Haagen, Vermetten, 2020). Затем выбранные изображения расположили в соответствии с интенсивностью индуцируемой ими стрессовой реакции - от менее воздействующего к более. Для каждой сессии было выбрано не более семи фотографий (Bisson et al., 2020). Выбранные изображения были спроецированы в панорамной ВР-системе внутри созданной ВС, представлявшей собой виртуальный тоннель. Пациенты начинали движение по беговой дорожке, одновременно наблюдая перемещение в тоннеле, приближаясь к расположенным в нем фотографиям. По мере движения вперед пациент должен был описать фотографию и ассоциированные с ней воспоминания. Таким образом, происходила виртуальная конфронтация с аффективно значимыми стимулами, которая начиналась с наименее эмоционального образа и заканчивалась самым эмоционально нагруженным. После исчезновения фотографии на экране перед пациентом появлялся красный шар с нанесенными на нем цифрами, который двигался попеременно слева направо. Задача пациентов -отслеживать перемещения шара и называть цифры, при этом необходимо было одновременно сосредоточиться на воспоминаниях и чувствах, которые у них возникали при просмотре ассоциированных с их психотравмой изображений в виртуальном пространстве. Дополнительно в качестве еще одного условия пациент мог выбрать два разных музыкальных произведения (например, песни или естественные звуки): первый - для этапа просмотра фотографий, а второй - для свободного перемещения по беговой дорожке. Музыкальное сопровождение при восприятии фотографий было направлено на то, чтобы вызвать ассоциации с периодом, связанным с травмой, музыка при свободном перемещении помогала пациенту вернуться в реальное состояние и не должна была быть связана с травмой. В результате исследователи отметили 20%-ное повышение эффективности процедуры ВРЭТ при добавлении к ней двигательной активности и решении второй задачи.
Другое направление использования ВР в коррекции стрессового состояния связано с сочетанием с процедурами биологической обратной связи (БОС), или биофидбек - методикой обучения человека изменять свое функциональное состояние при получении обратной связи о динамике какой-либо своей функции или органа в режиме реального времени (Ltiddecke, Felnhofer, 2022). Для активного применения БОС в сочетании с ВР для задач коррекции стрессового состояния существует три основных причины. Во-первых, биофидбек, будучи часто направленным на повышение стрес-соустойчивости, сфокусирован на изменении вегетативного баланса (Schwartz, 2010), т.е. ориентирован на изменение параметров функционирования определенных физиологических механизмов, обеспечивающих
стрессовую реакцию. Известно, что физиологически стрессовая реакция обеспечена работой двух отделов вегетативной нервной системы. Парасимпатический отдел более активен во время отдыха, и поэтому его функционирование уменьшает общее физиологическое возбуждение. Симпатический отдел более активен во время экстренных реакций и способствует физиологическому возбуждению. Такое возбуждение проявляется посредством увеличения мышечного напряжения, регистрируемого с помощью электромиографии, повышения электрической проводимости кожи, увеличения частоты сердечных сокращений. При этом у лиц, склонных к активному развитию стрессовой реакции, также наблюдается снижение тонуса блуждающего нерва, что выражается в снижении парасимпатического контроля над симпатическим возбуждением, о чем свидетельствуют снижение вариабельности сердечного ритма и появление респираторной синусовой аритмии. При стрессовом состоянии также часто нарушается ритм дыхания, о чем свидетельствует снижение концентрации CO2 в конце выдоха. Также повышение возбуждения во время стресса выражается в изменении активности головного мозга: в электроэнцефалограмме (ЭЭГ) наблюдается депрессия альфа-активности. Учитывая тесную связь между физиологическим возбуждением и стрессовой реакцией, в последние несколько десятилетий наблюдается значительный интерес к использованию биологической обратной связи, основанной на представлении о том, что реакции вегетативной нервной системы могут быть инструментально и произвольно управляемы индивидом.
Вторая причина связана с тем, что за счет большей реалистичности ВС в сравнении с двумерными изображениями и видеорядами, считается, будет лучшим образом осуществлен перенос навыка, полученный ходе БОС-тренингов (Lüddecke, Felnhofer, 2022).
В-третьих, виртуальная обратная связь может быть более эффективной для выработки у пациента способности воспринимать и контролировать свой биосигнал, в отличие от классического наблюдения показателей на экране компьютера. Предъявление обратной связи может быть легко интегрировано в ВС, что позволяет пациентам напрямую изменять свое состояние посредством успешной физиологической регуляции, что приводит к улучшению навыков саморегуляции в целом. Так, было обнаружено, что сочетание ВР и БОС может повысить самоэффективность релаксации сильнее, чем стандартный протокол БОС. При этом высокий уровень контроля может сделать обратную связь более интуитивной и доступнее воспринимаемой, чем абстрактные и сложные графические визуализации на двумерном экране (Rockstroh, Blum, Hardt, Göritz, 2020).
Для уменьшения физиологического возбуждения при БОС в ВР осуществляется обучение навыкам релаксации - снижения мышечного напряжения, снижения частоты сердечных сокращений, снижения частоты дыхания, повышения температуры кожи и снижения интенсивности потоотделения. Обучение биологической обратной связи при управлении мышечным тонусом концептуализируется как метод для снижения мышечного напряже-
ния, обычно связанного с тревогой. При этом датчики устанавливают в область лобной мышцы, также используются трапециевидные (верхняя часть спины) и грудино-сосцевидные (шея) мышцы. При этом было отмечено, что БОС по миограмме в ВР имеет различную эффективность в зависимости от степени осознаваемости испытуемыми происходящего процесса. Повышенная степень осведомленности о физиологической функции могла существенно изменить стратегию контроля физиологической реакции и поэтому могла быть использована для повышения или снижения эффективности биофидбека.
Цель процедур биологической обратной при управлении стрессовой реакцией по изменению кожно-гальванической реакции состоит в том, чтобы научить пациентов снижать уровень электродермальной активности (ЭДА), тем самым снижая связанное с этим вегетативное возбуждение. Во время сеансов БОС с использованием измерения кожной проводимости электроды прикрепляют к пальцам или ладони, и пациентов учат повышать проводимость кожи, часто используя аудиальную обратную связь. Эффективность использования БОС по ЭДА в отношении коррекции стрессовых состояний была показана даже в ряде исследований с применением нейровизуа-лизации. В частности, было показано, что ЭДА является прямым индикатором начала активации структур мозга, обеспечивающих симпатическое реагирование. В другом исследовании (Kerous, Bartecek, Roman, Sojka, Becev, Liarokapis, 2020) удалось показать, что БОС по ЭДА в ВР крайне эффективен после погружения испытуемых в ВР-ТССТ.
Процедуры биологической обратной связи по частоте сердечных сокращений (ЧСС) в ВР являются одними из самых распространенных. Они включают в себя обучение пациентов по снижению или увеличению ЧСС до целевого уровня. В этом случае пациенту предъявляются данные о ЧСС во время упражнений на медленное дыхание с целью управления сердечным ритмом. Известно, что благодаря существованию физиологических механизмов оценки уровня концентрации кислорода в крови барорецепто-рами ЧСС увеличивается во время вдоха и уменьшается во время выдоха (Tavares, de Paula Vidigal, Garner, Raimundo, de Abreu, Valenti, 2017). Пациенты изменяют частоту дыхания в зависимости от интенсивности действующего стимула. Так, в исследовании H. Kim и соавт. была поставлена задача обнаружить эффект от сочетания ВР и БОС при использовании в качестве управляемого параметра показателя вариабельности сердечного ритма. Оказалось, что при использовании ВР испытуемые получили меньшие значения ситуативной тревожности, чем при изолированном применении БОС-тренинга (Kim et al., 2021).
Накопленный опыт использования сочетания технологий БОС и ВР для коррекции стрессового состояния наглядно демонстрирует, что имеется возможность осуществлять индивидуальную адаптацию реалистичных стимулов и иммерсивных ситуаций при меньших затратах и усилиях, чем создание in vivo классических терапевтических условий. Кроме того, ряд исследований показал значительное снижение субъективно воспринимае-
мого уровня психологического напряжения, а также снижение секреции слюнных глюкокортикоидов во время применения ВР и БОС. В частности, даже одно применение методов релаксации в ВР способствовало снижению биохимических стрессовых показателей, включая уровни кортизола и кортизона, а также общий уровень секреции глюкокортикоидов. Таким образом, можно отметить, что методы БОС-релаксации, адаптированные к ВР, демонстрируют высокий потенциал для коррекции стрессового состояния у людей (Mazgelyte et al., 2021).
Заключение
Таким образом, существует накопленный опыт успешного использования технологий ВР в создании приемов коррекции стрессового состояния. Важно отметить, что при построении каких-либо терапевтических процедур в первую очередь акцент сделан на преимуществах, предоставляемых при погружении человека в ВС, - увеличении его мотивации к участию за счет высокой степени интерактивности и иммерсивности среды, возможности создания индивидуальных условий с одновременным контролем динамики их изменения, существовании протоколов синхронизации ВР с системами регистрации психофизиологических показателей. Однако подобное рассмотрение ВР исключительно как инструмента моделирования условий воздействия стрессора различной степени интенсивности не учитывает того факта, что само по себе погружения в ВР является для человека новой задачей, которая в том числе может приводить к повышению уровня стресса в силу необходимости адаптации к ней с точки зрения привыкания к получению зрительной информации, построения двигательной активности в ограниченных условиях ВС. Отдельно почти не рассматривается вопрос о возможном возникновении в ВР у пользователей дискомфортных симптомов (головокружение, тошнота, потеря ориентации), составляющих комплексное так называемое симуляторное расстройство - результат возникающего в условиях нахождения в ВР зрительно-вестибулярного сенсорного конфликта у неподвижного или малоподвижного пользователя, наблюдающего динамичное перемещение ВС (Grassini, Laumann, Luzi, 2021).
Тем не менее, несмотря на эти особенности, технологии виртуальной реальности фактически создали новое измерение в моделировании условий порождения стрессовой реакции. Существование различных приемов использования ВР для задач изучения, моделирования и управления стрессовой реакцией позволяет сделать предположение об имеющемся значительном потенциале данной технологии. Стоит отметить, что разные техники имеют направленность на различные аспекты самого стрессового состояния. Так, ВРЭТ фокусируется в первую очередь на трансформации травматического опыта пациентов с помощью виртуальных визуализаций, которые активируют патологическую структуру аффективного комплекса контролируемо и в соответствии с теорией эмоциональной обработки (McLean, Foa, 2011). Именно этот сложный и комплексный процесс направлен на
конечную цель - уменьшение симптомов посттравматического стрессового расстройства. Добавление к ВРЭТ элементов методики ДПДГ с задачей по устойчивому удержанию взора на движущемся объекте и моторных синхронных ритмичных действий меняют направленность на пассивную переработку и трансформацию психотравмирующих содержаний памяти, тем самым редуцируя активность субъекта. С помощью методики ВР-ТССТ возникает возможность моделирования индуцированной стрессовой реакции в условиях получения потенциальной социальной негативной оценки. Таким образом, ВР за счет своих ресурсов визуализации позволяет перейти к демонстрации испытуемым и пациентам принципиально более сложных стимулов, чем в двумерном формате. Качественно иным способом применения ВР является ее интеграция с методикой БОС, поскольку в этом случае стоит задача обучения активного субъекта изменять собственное функциональное состояние с целью приобретения навыков релаксации, активизации, достижения оптимального уровня вегетативного баланса.
С учетом активного развития технологий виртуальной реальности, повышения степени иммерсивности виртуальных сред, их интерактивности и удобства нахождения пользователей внутри виртуальной реальности, а также отмечая упрощение процессов создания виртуальных пространств, можно рассматривать виртуальную реальность как один из перспективных инструментов психологических исследований и практических технологий, готовых к применению в отношении стрессовой реакции.
Литература
Кекелидзе, З. И., Портнова, А. А. (2009). Критерии диагностики посттравматического стрессового расстройства. Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова, 109(12), 4-7.
Леонова, А. Б. (2000). Основные подходы к изучению профессионального стресса. Вестник Московского университета, 14, 4-21.
Ссылки на зарубежные источники см. в разделе References после англоязычного блока.
Поступила в редакцию 07.04.2024 г.; повторно 03.05.2024 г.;
принята 23.05.2024 г.
Ковалёв Артём Иванович - кандидат психологических наук, доцент кафедры психологии труда и инженерной психологии факультета психологии Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. E-mail: [email protected]
Нефельд Екатерина Евгеньевна - научный сотрудник лаборатории психологии труда факультета психологии Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.
E-mail: [email protected]
For citation: Kovalev, A. I., Nefeld, E. E. (2024). Virtual Reality Technologies in Modeling and Managing Human Stress Response. Sibirskiy Psikhologicheskiy Zhurnal - Siberian journal of psychology, 92, 165-180. In Russian. English Summary. doi: 10.17223/17267080/92/10
Virtual Reality Technologies in Modeling and Managing Human Stress Response1
A.I. Kovalev1, E.E. Nefeld1
1 Lomonosov Moscow State University, 1, Leninskie Gory, Moscow, 119991, Russian Federation
Abstract
Virtual reality technology has become one of the most actively used tools in psychological science and practice in the last decade. The active development of virtual reality has led to an increase in their accessibility as a research instrument. New technical solutions have improved the quality of virtual environments and minimized possible discomfort for users during immersion in virtual worlds. The use of this technology has proved particularly effective in the study of complex psychological and psychophysiological constructs, which include human stress response. The aim of this study was to consider the existing methods and techniques of using virtual reality for modeling and managing human stress response. The tasks were to highlight the features of such approaches, their advantages and disadvantages, as well as to identify the most effective of them. Examples of integration of virtual reality technologies with exposure therapy, biofeedback, eye movements desensitization and reprocessing techniques were chosen as the main subject of consideration. As a result of the analysis, it was found that common to different ways of using virtual technologies in the tasks of stress management and modeling stress reactions of varying degrees of intensity is the possibility of creating a controlled and repeatable virtual environment, which allows you to adjust the degree of exposure to stressors and the environment for an accurate study of the individual reaction of participants. The second important factor in this case is the possibility of implementing active behavior by the person himself, immersed in a virtual environment. It is also noted that the complex application of a set of different techniques allows a person to better understand their reactions to stress, develop self-regulation and techniques for reducing anxiety in virtual reality. Thus, the use of virtual reality in the development of effective approaches to stress response management is, in general, a unique example of the integration of such digital and modern technology with classical psychotherapeutic practices.
Keywords: stress; functional state; virtual reality, post-traumatic stress disorder; eye movements; desensitization; exposure therapy, biofeedback
References
Bisson, J. I., Van Deursen, R., Hannigan, B., Kitchiner, N., Barawi, K., Jones, K., ... & Vermetten, E. (2020). Randomized controlled trial of multi-modular motion-assisted memory desensitization and reconsolidation (3MDR) for male military veterans with treatment-resistant post-traumatic stress disorder. Acta Psychiatrica Scandinavica, 142(2), 141-151. doi: 10.1111/acps.13200 Cannon, W. B. (1914). The emergency function of the adrenal medulla in pain and the major
emotions. American Journal of Physiology-Legacy Content, 33(2), 356-372. Chrousos, G. P., Loriaux, D. L., & Gold, P. W. (1988). Introduction: The concept of stress and its historical development. In G. P. Chrousos, D. Lynn Loriaux, P. W. Gold. (Eds.), Mechanisms of physical and emotional stress (pp. 3-7). Boston, MA: Springer US. doi: 10.1007/978-1 -4899-2064-5_1 Dickerson, S. S., Gruenewald, T. L., & Kemeny, M. E. (2004). When the social self is threatened: Shame, physiology, and health. Journal of Personality, 72(6), 1191-1216.
1 The study was supported by the Russian Science Foundation Grant No. 23-78-10090.
Difede, J., Olden, M., & Cukor, J. (2014). Evidence-based treatment of post-traumatic stress disorder. Annual Review of Medicine, 65, 319-332. doi: 10.1146/annurev-med-051812-145438
Foa, E. B., & Kozak, M. J. (1986). Emotional processing of fear: exposure to corrective
information. Psychological Bulletin, 99(1), 20. doi: 10.1037/0033-2909.99.1.20 Foa, E. B., Franklin, M. E., Perry, K. J., & Herbert, J. D. (1996). Cognitive biases in generalized social phobia. Journal of Abnormal Psychology, 105(3), 433. doi: 10.1037/0021-843X.105.3.433
Ganzel, B. L., Morris, P. A., & Wethington, E. (2010). Allostasis and the human brain: Integrating models of stress from the social and life sciences. Psychological Review, 117(1), 134. doi: 10.1037/a0017773 Gradl, S., Wirth, M., Machtlinger, N., Poguntke, R., Wonner, A., Rohleder, N., & Eskofier, B. M. (2019, November). The stroop room: A virtual reality-enhanced stroop test. In Proceedings of the 25th acm symposium on virtual reality software and technology (pp. 1-12). doi: 10.1145/3359996.3364247 Grassini, S., Laumann, K., & Luzi, A. K. (2021). Association of individual factors with simulator sickness and sense of presence in virtual reality mediated by head-mounted displays (hmds). Multimodal Technologies and Interaction, 5(3), 7. doi: 10.3390/mti5030007 Helminen, E. C., Morton, M. L., Wang, Q., & Felver, J. C. (2021). Stress reactivity to the trier social stress test in traditional and virtual environments: a meta-analytic comparison. Psychosomatic Medicine, 83(3). doi: 10.1097/PSY.0000000000000918 Hembree, E. A., Foa, E. B., Dorfan, N. M., Street, G. P., Kowalski, J., & Tu, X. (2003). Do patients drop out prematurely from exposure therapy for PTSD? Journal of Traumatic Stress, 16, 555-562. doi: 10.1023/B:J0TS.0000004078.93012.7d Jaycox, L. H., Foa, E. B., & Morral, A. R. (1998). Influence of emotional engagement and habituation on exposure therapy for PTSD. Journal of Consulting and Clinical Psychology, 66(1), 185. Jonsson, P., Wallergard, M., Osterberg, K., Hansen, A. M., Johansson, G., & Karlson, B. (2010). Cardiovascular and cortisol reactivity and habituation to a virtual reality version of the Trier Social Stress Test: a pilot study. Psychoneuroendocrinology, 35(9), 13971403. doi: 10.1016/j.psyneuen.2010.04.003 Kehle-Forbes, S. M., Meis, L. A., Spoont, M. R., & Polusny, M. A. (2016). Treatment initiation and dropout from prolonged exposure and cognitive processing therapy in a VA outpatient clinic. Psychological Trauma: Theory, Research, Practice, and Policy, 8(1), 107. Kekelidze, Z. I., & Portnova, A. A. (2009). Kriterii diagnostiki posttravmaticheskogo stresso-vogo rasstroystva [Diagnostic criteria for posttraumatic stress disorder]. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova - Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry, 109(12), 4-7.
Kerous, B., Bartecek, R., Roman, R., Sojka, P., Becev, O., & Liarokapis, F. (2020). Examination of electrodermal and cardio-vascular reactivity in virtual reality through a combined stress induction protocol. Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, 11, 6033-6042. doi: 10.1007/s12652-020-01858-7 Kim, H., Kim, D. J., Kim, S., Chung, W. H., Park, K. A., Kim, J. D., ... & Jeon, H. J. (2021). Effect of virtual reality on stress reduction and change of physiological parameters including heart rate variability in people with high stress: an open randomized crossover trial. Frontiers in Psychiatry, 12, 614539. doi: 10.3389/fpsyt.2021.614539 Laliotis, D., Luber, M., Oren, U., Shapiro, E., Ichii, M., Hase, M., ... & Tortes St Jammes, J. (2021). What is EMDR therapy? Past, present, and future directions. Journal of EMDR Practice & Research, 15(4). doi: 10.1891/EMDR-D-21-00029 Lazarus, R. S. (1964). A laboratory approach to the dynamics of psychological stress. American
Psychologist, 19(6), 400. Leaman, S., Rothbaum, B. O., Difede, J., Cukor, J., Gerardi, M., & Rizzo, A. (2013). Treating combat-related ptsd with virtual reality exposure therapy. In J. E. Coll, A. Rubin, E.L. Weiss. (Eds.), Handbook ofMilitary Social Work (pp. 113-140). Wiley.
Leonova, A. B. (2000). Osnovnye podkhody k izucheniyu professional'nogo stressa [Basic approaches to the study of professional stress]. VestnikMoskovskogo universiteta, 14, 4-21. Loriol, M. (2016). Collective forms of coping and the social construction of work stress among industrial workers and police officers in France. Theory & Psychology, 26(1), 112-129. doi: 10.1177/09593543156168 Lüddecke, R., & Felnhofer, A. (2022). Virtual reality biofeedback in health: a scoping review.
Appliedpsychophysiology and biofeedback, 47(1), 1-15. doi: 10.1007/s10484-021-09529-9 Maercker, A., Cloitre, M., Bachem, R., Schlumpf, Y. R., Khoury, B., Hitchcock, C., & Bohus, M. (2022). Complex post-traumatic stress disorder. The Lancet, 400(10345), 6072. doi: 10.1016/S0140-6736(22)00821 -2 Mazgelyte, E., Rekiene, V., Dereskeviciute, E., Petrenas, T., Songailiene, J., Utkus, A., ... & Karciauskaite, D. (2021). Effects of virtual reality-based relaxation techniques on psychological, physiological, and biochemical stress indicators. Healthcare, 9(12), p. 1729. MDPI. doi: 10.3390/healthcare9121729 McEwen, B. S. (1998). Stress, adaptation, and disease: Allostasis and allostatic load. Annals of the New York Academy of Sciences, 840(1), 33-44. doi: 10.1111/j.1749-6632.1998.tb09546.x
McEwen, B. S., & Stellar, E. (1993). Stress and the individual: Mechanisms leading to
disease. Archives of Internal Medicine, 153(18), 2093-2101. McLay, R. N., Baird, A., Webb-Murphy, J., Deal, W., Tran, L., Anson, H., ... & Johnston, S. (2017). A randomized, head-to-head study of virtual reality exposure therapy for posttraumatic stress disorder. Cyberpsychology, Behavior, and Social Networking, 20(4), 218224. doi: 10.1089/cyber.2016.055 McLean, C. P., & Foa, E. B. (2011). Prolonged exposure therapy for post-traumatic stress disorder: A review of evidence and dissemination. Expert Review of Neurotherapeutics, 11(8), 1151-1163. doi: 10.1586/ern.11.94 Nakatake, Y., Furuie, H., Yamada, M., Kuniishi, H., Ukezono, M., Yoshizawa, K., & Yama-da, M. (2020). The effects of emotional stress are not identical to those of physical stress in mouse model of social defeat stress. Neuroscience Research, 158, 56-63. doi: 10.1016/j.neures.2019.10.008 Pearlin, L. I. (2010). The life course and the stress process: Some conceptual comparisons. Journals of Gerontology Series B: Psychological Sciences and Social Sciences, 65(2), 207-215. doi: 10.1093/geronb/gbp106 Ramsay, D. S., & Woods, S. C. (2014). Clarifying the roles of homeostasis and allostasis
in physiological regulation. Psychological Review, 121(2), 225. doi: 10.1037/a0035942 Rizzo, A. S., & Shilling, R. (2017). Clinical virtual reality tools to advance the prevention, assessment, and treatment of PTSD. European Journal of Psychotraumatology, 8(sup5), 1414560. doi: 10.1080/20008198.2017.1414560 Rizzo, A., John, B., Newman, B., Williams, J., Hartholt, A., Lethin, C., & Buckwalter, J. G. (2013). Virtual reality as a tool for delivering PTSD exposure therapy and stress resilience training. Military Behavioral Health, 1(1), 52-58. Rockstroh, C., Blum, J., Hardt, V., & Göritz, A. S. (2020). Design and evaluation of a virtual restorative walk with room-scale virtual reality and impossible spaces. Frontiers in Virtual Reality, 1, 598282. doi: 10.3389/frvir.2020.598282 Schwartz, M. S. (2010). A new improved universally accepted official definition of biofeedback: where did it come from? Why? Who did it? Who is it for? What's next? Biofeedback, 38(3), 88-90.
Selye, H. (1936). Thymus and adrenals in the response of the organism to injuries and intoxications. British Journal of Experimental Pathology, 17(3), 234. Selye, H. (1943). Experiments concerning the mechanism of pituitary colloid secretion.
The Anatomical Record, 86(1), 109-119. doi: 10.1002/ar.1090860109 Stickgold, R. (2002). EMDR: A putative neurobiological mechanism of action. Journal of Clinical Psychology, 58(1), 61-75. doi: 10.1002/jclp.1129
Tavares, B. S., de Paula Vidigal, G., Garner, D. M., Raimundo, R. D., de Abreu, L. C., & Valenti, V. E. (2017). Effects of guided breath exercise on complex behaviour of heart rate dynamics. Clinical Physiology and Functional Imaging, 37(6), 622-629. doi: 10.1111/cpf.12347
Thomson, N. D., Aboutanos, M., Kiehl, K. A., Neumann, C., Galusha, C., & Fanti, K. A. (2019). Physiological reactivity in response to a fear-induced virtual reality experience: Associations with psychopathic traits. Psychophysiology, 56(1), e13276. doi: 10.1111/psyp.13276 van Gelderen, M. J., Nijdam, M. J., Haagen, J. F., & Vermetten, E. (2020). Interactive motion-assisted exposure therapy for veterans with treatment-resistant posttraumatic stress disorder: a randomized controlled trial. Psychotherapy and Psychosomatics, 89(4), 215227.
Wheaton, B., Young, M., Montazer, S., & Stuart-Lahman, K. (2013). Social stress in the twenty-first century. In C. S. Aneshensel, J. C. Phelan, & A. Bierman. (Eds.), Handbook of the Sociology of Mental Health (pp. 299-323). Springer. doi: 10.1007/978-94-007-4276-5_15
Zhu, L. J., Liu, M. Y., Li, H., Liu, X., Chen, C., Han, Z., ... & Zhou, Q. G. (2014). The different roles of glucocorticoids in the hippocampus and hypothalamus in chronic stress-induced HPA axis hyperactivity. PloS one, 9(5), e97689. doi: 10.1371/journal.pone.0097689
Received 07.04.2024; Revised 03.05.2024;
Accepted 23.05.2024
Artyom I. Kovalev - Associate Professor of the Department of Labor Psychology and Engineering Psychology, Faculty of Psychology, Lomonosov Moscow State University, Cand. Sc. (Psychol.). E-mail: [email protected]
Ekaterina E. Nefeld - Researcher at the Laboratory of Labor Psychology at the Faculty of Psychology of Lomonosov Moscow State University. E-mail: [email protected]
