Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

Περιγραφή:
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΥΑΓΓΕΛΙΑ ΜΑΥΡΟΜΙΧΕΛΑΚΗ με θέμα Aνθρωποκεντρικά μέτρα πιστότητας για διαδραστικές σκηνές υπολογιστικών γραφικών Neuroscientific fidelity metrics for interactive computer graphics scenes Εξεταστική Επιτροπή Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Αικατερίνη Μανιά (επιβλέπουσα) Αναπληρωτής Καθηγητής Μιχαήλ Λαγουδάκης Αναπληρωτής Καθηγητής Αντώνιος Δεληγιαννάκης Περίληψη Η εργασία αυτή παρουσιάζει την υλοποίηση ενός τρισδιάστατου διαδραστικού παιχνιδιού που ονομάζεται ‘Cyberball3D+’ και το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την διεξαγωγή νευροεπιστημονικών πειραμάτων μέσα σ’ ένα μαγνητικό τομογράφο. Το παιχνίδι Cyberball3D+ είναι ένα εικονικό παιχνίδι ανταλλαγής μπαλιών στο οποίο οι συμμετέχοντες είτε αποκλείονται είτε όχι από τη διαδικάσια της ανταλλαγής της μπάλας. Το παιχνίδι παίζεται από τρεις εικονικούς παίκτες και τον συμμετέχοντα στο πείραμα, ο οποίος βρίσκεται μέσα στον μαγνητικό τομογράφο. Το παιχνίδι Cyberball προυπήρχε σαν παιχνίδι αλλά σαν απλή διαδικτυακή εφαρμογή στην οποία οι παίχτες είχαν αναπαρασταθεί από κινούμενα σκίτσα και είχε χρησιμοποιηθεί από νευροεπιστήμονες για την μελέτη του κοινωνικού αποκλεισμού ή την απόρριψη, καθώς και για τη μελέτη των διακρίσεων και των προκαταλήψεων. Το τρισδιάστατο παιχνίδι σχεδιάστηκε για να καταστήσει ένα διαδραστικό εικονικό περιβάλλον στην οθόνη ενός μαγνητικού τομογράφου, επιτρέποντας τη διεξαγωγή νευροεπιστημονικών πειραμάτων για τη μελέτη των επιπτώσεων του κοινωνικού αποκλεισμού, της ενσυναίσθησης και των διαφορετικών επιπέδων του ανθρωπομορφισμού στη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου. Σε αντίθεση με τα στατικά ερεθίσματα που συνήθως εμφανίζονται στον ανιχνευτή του μαγνητικού τομογράφου, αυτό το παιχνίδι αποτέλεσε τη βάση ενός ολοκληρωμένου αλληλεπιδραστικού νευροεπιστημονικού πρωτοκόλου για πειράματα μέσα σε μαγνητικούς τομογράφους. Παρά το γεγονός ότι αυτή η εργασία επικεντρώθηκε στην τεχνική υλοποίηση του συστήματος, ο στόχος ήταν να χρησιμοποιηθεί αυτό το σύστημα για να διερευνηθεί αν ο αποκλεισμός των άλλων παικτών δημιουργούσε παρόμοια αντίδραση του εγκεφάλου με το να παρακολουθούμε τον εαυτό μας να αποκλείεται από το παιχνίδι και ως εκ τουτου να προκαλούσε το συναίσθημα της ενσυναίσθησης. Επίσης, για πρώτη φορά πήραμε ένα επικυρωμένο επιστημονικό μέτρο της πειστικότητας ενός εικονικού χαρακτήρα ταυτόχρονα με τη συναισθηματική εμπλοκή του συμμετέχοντα την ώρα που η εμπειρία του λάβανε χώρα κατα τη διάρκεια του πειράματος. Το σύστημα αναπτύχθηκε σε στενή συνεργασία μεταξύ του Πολυτεχνείου Κρήτης όπου πραγματοποιήθηκε η τεχνική υλοποίηση του παιχνιδιού και την Ιατρική Σχολή του Brighton και Sussex, όπου διεξήχθησαν τα πειράματα με τη χρήση του τρισδιάστατου παιχνιδιού. 10 υγιείς ενήλικες εθελοντές (8 γυναίκες, 2 άνδρες) συμμετείχαν στα πειράματα στην Ιατρική Σχολή του Brighton και Sussex. Οι συμμετέχοντες έπαιξαν πολλούς γύρους του παιχνιδιού Cyberball3D+ όπου κάθε γύρος είχε διαφορετικό συνδυασμό του επιπέδου του ανθρωπομορφισμού καθώς και της τιμιότητας του παιχνιδιού, δηλαδή της ένταξη όλων των παικτών ή τον αποκλεισμό του ίδιου του συμμετέχοντα (προσομοιώνοντας τον κοινωνικό αποκλεισμό) ή τον αποκλεισμό κάποιου άλλου εικονικού παίκτη (προσομοιώνοντας την ενσυναίσθηση για τον κοινωνικό αποκλεισμό). Οι νευροεπιστήμονες χρησιμοποίησαν μια ειδική διεπαφή για να επιλέξουν το επίπεδο του ανθρωπομορφισμού(υψηλό, μέτριο ή χαμηλό) όλων των εικονικών παικτών, το φύλο του κάθε εικονικού παίκτη καθώς και την τιμιότητα του κάθε γύρου. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι όταν οι συμμετέχοντες έπαιζαν σε ένα περιβάλλον με υψηλό επίπεδο ανθρωπομορφισμού σε σχέση με ένα περιβάλλον με χαμηλό επίπεδο ανθρωπομορφισμού ενεργοποιήθηκαν περιοχές του εγκεφάλου που σχετίζονται με τη διαδικασία κοινωνικής γνωστικής λειτουργίας καθώς και με την αντίληψη των συναισθημάτων σε ερεθίσματα του προσώπου. Αυτό υποδηλώνει ότι οι συμμετέχοντες ένιωσαν λιγότερο άγχος για μια πιθανή απόρριψη παίζοντας με παίκτες που χρησιμοποιούσαν το υψηλότερο επίπεδο ανθρωπομορφισμού. Επιπλέον, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι κατά τη μελέτη πολύπλοκων συναισθηματικών αντιδράσεων, ένα υψηλό επίπεδο ανθρωπομορφισμού των εικονικών παικτών προκαλεί παρόμοια ενεργοποίηση του εγκεφάλου όπως συμβαίνει και σε περιστάσεις του πραγματικού κόσμου. Ο ευρύτερος στόχος αυτής της εργασίας ήταν να αξιολογηθεί κατά πόσο τέτοιες ισχυρές κοινωνικές-ψυχολογικές μελέτες θα μπορούσαν να διεξαχθούν επωφελώς μέσα σε εικονικά περιβάλλοντα για την προώθηση της έρευνας της νευροεπιστήμης και του τομέα των γραφικών. Abstract [προαιρετικά] This work presents a 3D interactive gaming paradigm called Cyberball3D+ for the secluded space of an fMRI scanner. The Cyberball3D+ game is a virtual ball-toss game where participant is either excluded or not from ball tossing played by three virtual players and the subject in the scanner. This 3D interactive gaming paradigm, named Cyberball3D+, is based on the original Cyberball game which has been used in simple sketch mode by neuroscientists for research on ostracism, social exclusion or rejection as well as discrimination and prejudice. The game proposed was designed to render an interactive Virtual Environment (VE) on an fMRI display, enabling the conduct of formal neuroscientific experiments and investigating the effects of social exclusion, empathy and different level of anthropomorphism on human brain activity. Although this work focused on the technical implementation of the system, the goal was to use this system to explore whether the pain felt by someone when socially excluded is the same when observing other people get socially excluded. Moreover, for the first time, we proposed a validated neuroscientific measure of character believability and emotional engagement. The system was developed in close collaboration between the Technical University of Crete where the technical implementation took place and the Brighton and Sussex Medical School where the initial fMRI experiments were conducted using the system proposed. 10 healthy adult volunteers (8 female, 2 male) underwent fMRI at Brighton and Sussex Medical School. In a block design they participated in several rounds of the Cyberball3D+ task that was included from combinations of low and high anthropomorphism, inclusion of all avatars or exclusion of self and exclusion of other, simulating social exclusion or empathy for social exclusion. Neuroscientists used a dedicated user interface to select the level of anthropomorphism of all avatars (high, medium or low), the gender of each avatar and the fairness of each round. The results demonstrated that participating in a high anthropomorphism environment rather than a low anthropomorphism environment activated both frontal cortex and superior temporal gyrus. This suggests that compared to more human like avatars, playing the non-anthropomorphic avatars is less subjectively rewarding and potentially anxiogenic. In addition, the results indicated that when studying complex emotional responses, a high level of anthropomorphism of synthetic characters engages neuroscientific patterns of brain activation as in real-world circumstances. A broader aim of this work was to assess whether such powerful social-psychological studies could be usefully carried out within VEs advancing cognitive neuroscience and computer graphics research.