Conditionnement de la peur humaine, à l'immersion en 3 dimensions pleine réalité virtuelle

Ce vidéo montre l'utilisation de l'environnement virtuel immersif de Duke, DIVE, pour générer des données de conditionnement à la peur réalistes chez l'humain. Des mondes virtuels sont créés à l'aide de logiciels virtuels et du code est généré pour déclencher des stimulations. Des présentations. Le participant est équipé d'électrodes pour l'enregistrement de la conductance cutanée et de la stimulation du poignet, ainsi que pour les appuis sur bouton dans l'environnement de réalité virtuelle.

La réponse cutanée électrodermale et les données de pression sur un bouton sont ensuite recueillies pendant la présentation de stimuli dynamiques dans le DIVE ; les données physiologiques et les mesures d'attente sont analysées afin de démontrer l'acquisition de la peur, l'extinction de la peur et la crainte liée au rappel de la mémoire en réponse à des stimuli conditionnés, ou à un contexte. Bonjour, je suis Kevin Lebar. Je suis professeur au Centre de neurosciences cognitives de l'Université Duke.

Je suis Rachel Brady, directrice du Duke Immersive Virtual Environment. Bonjour, je m'appelle Nicole Huff. Je suis chercheuse postdoctorale associée au laboratoire du Dr. Lamar.

Bonjour, je m'appelle David Zelensky du groupe Technologie de visualisation. Aujourd'hui, nous allons vous présenter une procédure permettant de réaliser des expériences de conditionnement de la peur humaine à l'aide d'une réalité virtuelle tridimensionnelle entièrement immersive. Nous utilisons cette procédure pour examiner les influences contextuelles sur l'acquisition de la peur et la rétention de la mémoire.

Commençons. Pour examiner les influences contextuelles sur l'acquisition et la mémoire de la peur, des participants humains sont exposés à des stimuli conditionnels dynamiques dans un environnement virtuel entièrement immersif appelé environnement virtuel immersif de Duke. Le système DIVE est constitué d'une pièce de trois mètres sur trois mètres sur trois mètres, dans laquelle les quatre murs, le plafond et le sol affichent des images informatiques stéréoscopiques par projection arrière.

Chaque mur dispose de son propre projecteur DLP, qui est à son tour contrôlé par un ordinateur dédié. L'un des murs coulisse pour permettre l'accès à l'intérieur et à l'extérieur du DIVE. Un système de suivi fournit des informations en 3D sur la position et l'orientation de la tête et des mains du participant. Une vision stéréoscopique active est assurée par des lunettes à obturateur à cristaux liquides portées par les participants.

Les six ordinateurs dédiés aux murs sont contrôlés par un ordinateur maître qui communique avec le système de suivi, gère le système audio et commande un système de choc électrique, utilisé pour le conditionnement aversif. Les sept ordinateurs sont synchronisés sur les limites des trames d'image grâce à la fonction genlock de leurs cartes graphiques NVIDIA. La navigation dans l'environnement virtuel est limitée à un parcours fixe identique dans tous les mondes virtuels. Déplacement.

Le long de ce parcours est contrôlé par le biais du système logiciel virtuel. Les VIR communiquent avec le système de suivi à travers le réseau périphérique de réalité virtuelle et la bibliothèque open source. Le VRPM enregistre la position et l'orientation de la tête et des mains du participant, ainsi que les informations relatives à l'appui sur les boutons.

OLS utilise les informations de suivi de la tête pour afficher la scène 3D selon la perspective correcte pour le participant. Voyons maintenant comment préparer un participant à une expérience de conditionnement équitable dans le système DIVE. Lors d'expériences de conditionnement équitable, à l'intérieur du DIVE, les participants sont exposés à des stimuli conditionnés dynamiques composés de serpents et d'araignées associés à une stimulation électrique au poignet. Avant de commencer la procédure de conditionnement, assignez d'abord chaque participant de manière aléatoire à une condition particulière, un stimulus dénommé stimulus CS+ composé soit d'images de serpents, soit d'images d'araignées, pour tous les participants.

L'élément non conditionné à associer au stimulus CS+ consiste en une stimulation électrique du poignet pour chaque participant. Le stimulus qui n'a pas été choisi comme CS+ sert de contrôle et est appelé stimulus CS–. Attribuez maintenant au hasard à chaque participant un contexte virtuel particulier dans lequel il ou elle visualisera les stimuli.

Un contexte de réalité virtuelle possible consiste en un environnement intérieur, et l'autre contexte consiste en un environnement extérieur afin de configurer la stimulation électrique qui sera associée au stimulus CS plus. Appliquez une petite quantité de gel conducteur sur les électrodes, puis fixez une électrode de stimulation bipolaire en surface sur le nerf médian au niveau du poignet dominant du participant, fixez les fils des électrodes à l'aide d'une sangle en caoutchouc et reliez-les à un stimulateur Grass Tele Factor SD9. Pour déterminer la tension de stimulation appropriée, commencez avec une tension réglée à un niveau faible de 30 volts et stimulez pendant 200 millisecondes.

À 30 à 50 hertz, augmentez la tension par incréments de cinq volts jusqu'à ce que le participant indique avoir atteint son seuil de tolérance sans ressentir de douleur. L'objectif est de trouver un réglage perçu comme très désagréable mais non douloureux. La mesure dépendante de la peur chez les participants humains durant cette expérience est la réponse cutanée de conductance.

Les participants doivent d'abord se laver et sécher les mains tout en attendant au moins 10 minutes pour s'acclimater à la température du bâtiment. Avant de fixer les électrodes de RSC, exfolier les phalanges moyennes du premier et du deuxième doigt de la main non dominante avec un nouveau produit de préparation, les essuyer soigneusement, puis appliquer une petite quantité de gel conducteur Cigna dans l'électrode. Pour mesurer maintenant la RSC, fixer des disques électrodes en argent chloruré d'argent sur les phalanges moyennes du premier et du deuxième doigt de la main non dominante.

Les électrodes sont reliées à un système d'enregistrement physiologique BioPack situé juste à l'extérieur du DIVE, dans la salle de contrôle. Le système biologique est synchronisé avec la présentation des stimuli, l'ordinateur exécutant le logiciel T'S, le stimulateur électrique et le dispositif d'électrodes pour le réflexe électrodermal, installé sur le siège. Le participant est placé au centre du DIVE, face à l'avant, la tête équipée d'un système de suivi, portant les lunettes 3D dans la main dominante, et tenant l'appareil qui enregistrera les réponses par pression sur un bouton lorsque le participant rencontrera un serpent ou une araignée.

Informez maintenant le participant que sa tâche consiste à indiquer, à l’aide d’une pression sur le bouton de la baguette, à quel point il estime probable de recevoir une stimulation électrique lorsqu’il est confronté à un serpent ou à une araignée. Les boutons sont disposés de gauche à droite, le bouton le plus à gauche correspondant à la probabilité la plus faible de recevoir la stimulation. Rapplez-lui que l’appui sur le bouton n’a aucune influence sur l’occurrence de la stimulation électrique. Passons maintenant aux expériences de conditionnement équitables.

L'expérience de conditionnement conditionnel est réalisée en deux séances espacées de 24 heures. La première séance comprend une période initiale d'habituation immédiatement suivie par la phase d'acquisition de la peur. La deuxième séance comprend la mémoire, la rétention, le test et l'entraînement à l'extinction pendant la période initiale d'habituation.

Présentez au participant quatre essais de chaque type de CS visualisés sur un fond neutre en immersion complète 3D, sans renforcement ni monde virtuel dans lequel l'entraînement ou le test aura lieu ; lors de chaque essai, le stimulus apparaît pendant quatre secondes et coïncide avec un bruit de cliquetis ou de tapotement signalant la présence d'un serpent ou d'une araignée. Cette phase permet une accoutumance à l'environnement expérimental dans le DIVE et une réduction des réponses d'orientation aux stimuli conditionnés. Immédiatement après la phase d'habituations, commencez la phase d'acquisition de la peur.

Présentez 16 essais d'intermixtion de chaque type de CS dans lesquels le CS moins est présenté seul, et renforcez environ 24 heures plus tard cinq des 16 essais de CS plus par une stimulation électrique. Commencez la deuxième séance. Dans cette phase, présentez au participant 16 essais de type CS H sans stimulation électrique, dans un contexte virtuel identique ou différent du contexte d'acquisition de la peur, selon le groupe auquel le participant a été initialement assigné.

La tâche et les instructions données au participant sont les mêmes que lors de la deuxième séance. Nous allons maintenant présenter certains résultats d'expériences de conditionnement équitable réalisées dans l'équivalent du DIVE. Un conditionnement équitable fiable a été observé au cours des sessions d'acquisition et d'extinction, indiquant que des études informatives et rigoureuses sur le conditionnement de la peur peuvent être menées dans les limites et avec les capacités d'un environnement entièrement immersif. De plus, chez les participants qui sont restés dans le même contexte les jours un et deux de l'expérience, une mémoire de peur contextuelle marquée a été observée par rapport à ceux qui ont subi un changement de contexte.

Le maintien de la peur est plus fort dans le DIVE que dans un paradigme de laboratoire conventionnel apparié. Nous venons de vous montrer comment réaliser des expériences de conditionnement de la peur humaine en utilisant la réalité virtuelle entièrement immersive. Cette technologie est utile pour examiner les influences contextuelles sur la mémoire de la peur.

Et n'oubliez pas, lors de la réalisation de ces expériences, il est important de limiter les capacités de la réalité virtuelle afin de pouvoir générer des données interprétables. Par exemple, vous souhaitez contrôler l'amplitude des mouvements d'un participant ainsi que la position et la durée des stimuli. Voilà tout.

Merci d'avoir regardé et bonne chance avec vos expériences.