Using immersive virtual environments for teaching and socializing children with autism spectrum disorder

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Расстройство аутистического спектра (РАС) — тяжёлое нарушение, поэтому современные медицина и психология пытаются проводить вмешательства, направленные на улучшение повседневной жизни людей с РАС [1, 2]. Данные за последние несколько десятилетий указывают на экспоненциальный рост распространённости РАС [3, 4]. Согласно последним оценкам, в мировом масштабе аутизм присутствует приблизительно у 1 ребёнка из 100 (1:100) [5]. По данным Всероссийского мониторинга состояния образования обучающихся с РАС на 2022 г., количество таких детей в России увеличилось за 5 предыдущих лет на 187% и составило 45 888 человек [6], хотя сравнение с данными мировой статистики может свидетельствовать о недостаточной выявляемости детей с РАС в России и неравномерности развития системы диагностики в различных регионах [7].

Актуальность проблемы РАС обусловлена не только ростом их распространённости во всём мире, объективно регистрируемым в последние годы, но и отсутствием единой теории их этиопатогенеза, сложностью диагностики и комплексной терапии [3, 8]. Социальную значимость РАС во многом определяет то обстоятельство, что ядром симптоматики бывает нарушение социального взаимодействия, прогноз жизни не рассматривают как благоприятный у 60–70% детей и подростков, нуждающихся в постоянной посторонней помощи [9], а жизненный путь многих людей с аутизмом, начиная с младенчества и до взрослой жизни, сложен для них самих и их семей [10].

Дети с РАС, отличающиеся от нейротипичных детей различными клиническими и психологическими характеристиками по уровню развития интеллекта, коммуникативных навыков, самостоятельности и возможностей обучения, — одна из наиболее сложных категорий людей с ограниченными возможностями здоровья и в плане социального развития, и с позиций их психолого-педагогического сопровождения [11, 12].

Одна из тенденций в области исследования аутизма сегодня состоит в расширении возможностей образования для людей с аутизмом, их продуктивного развития с использованием новых технологий [4, 13–15]. Иммерсивные виртуальные среды, то есть симуляции реального мира на основе трёхмерной компьютерной графики, имеют потенциал стать для них относительно безопасной и эффективной обучающей средой [16–20].

Пространственное обучение может содействовать социализации детей с нарушенными коммуникативными способностями и навыками. Однако многочисленные экспериментальные исследования последних лет обнаруживают как достоинства, так и сложности в применении пространственного обучения и технологий виртуальной реальности (VR) для людей с аутизмом [13, 21–26].

Проблемы связаны с возможными побочными эффектами и ограничениями при использовании иммерсивных сред, воссоздаваемых с применением VR [20, 27, 28]. Отдельные затруднения возникают в связи с тем, что взаимодействие с виртуальными объектами в иммерсивных средах и навигация в них поддерживаются процессами, которые опираются на перцептивные, моторные и когнитивные системы [29–31]. Эксперты обращают внимание на неблагоприятные эмоциональные последствия от взаимодействия с гаджетами, видеоиграми и VR: нарушение режима сна, ожирение [32, 33], а также депрессию [34, 35].

Для реализации практической работы по обучению детей с РАС необходимо проанализировать мировой опыт существующих разработок и исследований, посвящённых применению VR-технологий для развития детей и подростков с РАС [36–42].

Специалисты в области медицины, психологии и нейронауки за последние годы проводили разнообразные тестирования и эксперименты по изучению влияния IT-технологий¹ и компьютерных игр на детей и подростков. Анализировали обучающие и социализирующие методики VR, направленные на помощь детям с РАС, выявляли условия их успешного применения для развития разнообразных навыков [4, 43–46]. Использование VR-технологий практикуют в клинических исследованиях для диагностики и терапии детей и молодых людей с аутизмом [20, 41, 47, 48].

Заслуживают внимания проекты, в которых изучают эффективность вмешательств с гаджетами для развития социальных и коммуникативных способностей детей и подростков с РАС [1, 49–52], их познавательных, адаптивных, навигационных, профессиональных и прочих навыков [18, 19, 33, 53]; оценивают их риск при использовании VR, выявляют способы его уменьшения [27, 54, 55].

В последнее время благодаря теории и движению нейродиверсификации (нейроразнообразия) РАС рассматривают как альтернативный путь нейроразвития, а не расстройство, требующее лечения [56–59]. В работе с людьми с аутизмом важными задачами часто выступают социальная адаптация, развитие разнообразных навыков и прочего, поэтому биомедицина активно сотрудничает с психологами и педагогами [11, 12, 59].

Использование мирового опыта применения VR в случаях с РАС может оказаться полезным для расширения возможностей обучения детей с аутизмом с помощью новых технологий. Анализ результатов зарубежных исследований поможет повысить эффективность соответствующих образовательных и развивающих методик, позволит учесть условия и ограничения приложений и игр VR.

Исходя из этого, нами проведён анализ международного опыта применения цифровых методик и пространственных обучающих симуляций для развития коммуникативных, когнитивных, мотивационных и прочих навыков у детей с РАС, возможных позитивных, нейтральных и негативных последствий применения VR, а также возникающих этических проблем и опасений медиков, психологов, педагогов и родителей.

Нами были отобраны статьи, опубликованные за последние 10 лет (с 2013 г.) на английском языке в рецензируемых журналах, посвящённые использованию VR для обучения детей с аутизмом. Принцип отбора исследований состоял в поиске и отборе статей по терминам и ключевым словам: для VR — «virtual reality» (виртуальная реальность), «virtual environment» (виртуальная среда), «device» (устройство), «VR», «HMD» (наголовный дисплей, или шлем либо очки виртуальной реальности); для обозначения детства — «child» (ребёнок), «children» (дети), «adolescents» (подростки), «students» (студенты, учащиеся); для обозначения РАС — «autism» (аутизм), «autism spectrum disorder» (расстройство аутистического спектра), «ASD» (РАС).

Для поиска использована междисциплинарная исследовательская база данных Scopus. Выявление публикаций было расширено с помощью поисковой системы по научным публикациям Google Scholar, в том числе с применением техники «снежного кома», при которой осуществлялось отслеживание цитирований в уже отобранных статьях. Мы также обратились к профессиональной сети для учёных и исследователей ResearchGate для запроса полного текста статей, если полнотекстовые статьи недоступны.

Исключены публикации, в которых нет чётких критериев проведения исследовательских работ, анализа результатов, сравнения данных. Всего было проанализировано 45 источников. География рассмотренных проектов — США, Канада, страны Европы (Великобритания, ФРГ, Италия, Испания, Португалия, Нидерланды, Бельгия, Норвегия), Азии (Китай, Индия, Иран, Сингапур, Тайвань), Австралия, Япония, Новая Зеландия, страны Африки (Нигерия, Эфиопия).

Типы систем и виртуальных технологий. Технология VR представляет собой комплексную технологию, которая позволяет погрузить человека в иммерсивный (обеспечивающий эффект присутствия) виртуальный мир при использовании специализированных устройств. Она создаёт эффект присутствия в другом пространстве и обеспечивает максимальный уровень правдоподобия происходящего.

VR конструирует искусственный мир, передаваемый пользователю посредством зрения, слуха, осязания и других ощущений [21, 25, 37]. Человек взаимодействует с новой средой, может манипулировать объектами, выполнять различные задачи.

Существуют разные вариации VR-технологий, которые используют для целого ряда задач при обучении детей с аутизмом. Возможно взаимодействие с VR с эффектом полного погружения, что подразумевает высокую детализацию интерактивного мира, распознавание действий пользователя в режиме реального времени, наличие специального оборудования [25, 27]. Также возможна VR без погружения, что означает симуляцию реальности с качественным звуком и изображением, трансляция которых осуществляется на широкоформатном экране, а пользователь остаётся лишь наблюдателем [25, 27]. Другие виды VR — виртуальная среда с обобщённой инфраструктурой и на основе интернет-технологий.

Отдельный вариант представляет собой дополненная реальность, которая заключается в добавлении к настоящему миру виртуальных элементов и позволяет интегрировать информацию с объектами реального мира в форме текста, компьютерной графики, аудио и иных представлений [13, 14, 18, 60]. Технология дополненной реальности позволяет расширить пользовательское взаимодействие с окружающей средой и адаптировать информацию в зависимости от меняющихся условий. К типам VR-технологий относятся головные дисплеи (шлемы или очки VR), тактильные технологии, дополненная реальность, технологии 3D-дисплея, а также сетевые системы [4, 25, 27, 61].

Специалисты по работе с людьми с РАС из университета Миссури (США) [36] проанализировали различные возможности VR для развития поведенческих навыков через адаптацию к разнообразным рискам у детей и подростков с РАС. Одним из преимуществ VR названо усиление эффекта присутствия. Оно обеспечивается благодаря улучшенной навигации, реализованной как увеличение степеней свободы виртуального перемещения, фотореалистичность, а также более широкое по сравнению с традиционными инструментами поле зрения и более высокий уровень детализации архитектуры. Усиление ощущения присутствия бывает особенно важным для людей с проблемами в поведении, в том числе с РАС.

Испанские психологи и педагоги из университета Аликанте [1] применили иммерсивную VR для улучшения и тренировки эмоциональных навыков учащихся начальной школы с РАС. Используемая игровая форма VR-вмешательства с системой компьютерного зрения для автоматического определения эмоционального состояния ребёнка показала позитивные результаты по развитию эмоционального отклика и участия у детей с РАС, что свидетельствует о перспективности её применения.

Та же группа испанских исследователей в более позднем исследовании 2019 г. использовала дополненную реальность, основанную на визуальной поддержке, для улучшения социальных и коммуникативных навыков детей с аутизмом. Участникам исследования были предложены игры — забивание голов и игра с коровой. Экспериментальная группа пользовалась приложением для дополненной реальности, другая группа играла без него. Хотя по некоторым показателям были зафиксированы определённые улучшения, результаты, основанные на количественном подходе, не показали статистически значимых различий между участниками экспериментальной и контрольной групп (все участники — дети с РАС) [60].

В другом проекте того же исследовательского коллектива в 2022 г. с применением приложения дополненной реальности Onirix изучали навыки повседневной жизнедеятельности [14]. Авторы отошли от количественной стратегии, основывая свои выводы на данных теста детей-участников до и после вмешательства и подробных полевых записях. Сделан вывод, что в пост-тесте произошли улучшения в операциях повседневной жизни, вызванные работой с дополненной реальностью, в нескольких областях, например в зрительном контакте и ответных реакциях на голос терапевта. Схожие выводы по использованию дополненной реальности для развития навыков у детей с аутизмом сформулированы в исследовании университета им. А. Табатабаи (Иран) [13].

В публикации исследователей из университета Западной Англии (Великобритания) [23] представлен опыт применения наголовных дисплеев VR (шлемов или очков) в школах с детьми с РАС. В исследовании принял участие 31 ребёнок с аутизмом в возрасте от 6 до 16 лет. На основе сообщений детей после сеансов VR выясняли их впечатления от типа устройства VR с учётом сенсорных проблем, удобства и привлекательности использования VR-шлема.

Установлено, что применение наголовных дисплеев VR в целом положительно воспринято как детьми, так и учителями. Также выявлен ряд преимуществ этого устройства, включая повышение вовлечённости, мотивации и внимания, а также улучшение социальной коммуникации и языковых навыков. Исследование позволяет утверждать, что использование шлемов или очков VR может быть перспективным подходом для развития обучения и социальной коммуникации у аутичных детей в школьной среде.

Другой случай применения наголовного дисплея представлен медиками из детской реабилитационной больницы Холланд Блурвью в Торонто (Канада) [24] с оценкой безопасности и удобства его использования по сравнению с видео, демонстрируемым на мониторе. Установлено, что они аналогичны негативным эффектам от просмотра видео на мониторе. Хотя участники отметили, что наголовный дисплей VR повышает реалистичность и ощущение присутствия, заявлена необходимость последующих исследований, уточнений и проверок.

Международный коллектив медиков, психологов и педагогов из Норвегии, США, Германии и Сингапура [37] представил предложения по объединению VR-технологий с подходами натуралистических поведенческих развивающих вмешательств, что авторы оценивают как наиболее перспективную технику для детей с РАС. Введён новый термин «виртуальное натуралистическое поведенческое развивающее вмешательство» (VNDBI — от англ. Virtual Naturalistic Developmental Behavioral Interventions). Предыдущие исследователи использовали лишь некоторые элементы подходов натуралистических поведенческих развивающих вмешательств в VR-вмешательствах [37].

Авторы рассматриваемого проекта выделили несколько основных компонентов этого вида вмешательства.

Первый — «характер учебных целей», который предполагает одновременное обучение целому ряду навыков, а не раздельное обучение отдельным элементам. Акцент делают на обучении тем компетенциям, которые служат проводниками для других типов поведения, например навыкам социальной коммуникации, имитации и совместного внимания.

Второй компонент — «характер контекстов обучения», ориентирован на обучение в натуралистических условиях, а не в строго контролируемой среде, часто представленной в дискретном пробном обучении.

Третий компонент — «характер стратегий, способствующих развитию», представлен через комбинирование разных элементов и стратегий для повышения эффективности обучения в различных условиях. Сделан вывод о преимуществах технологий VR для вмешательств в отношении РАС.

Развитие социальных, когнитивных и мотивационных навыков. Для оценки влияния обучения с помощью аватара на социальные навыки детей с РАС исследовательская группа психологов из университета Бригама Янга (США) [44] использовала непересекающийся множественный базовый дизайн с целью изучения воздействия анимации и аватаров на развитие социальных способностей, в том числе социальных инициатив, участников эксперимента-игры как в клинических условиях, так и при живом общении со сверстниками.

Систематическое прямое наблюдение и систему совершенствования социальных навыков использовали для оценки влияния соответствующего занятия с использованием аватара. Социальную валидность оценивали с точки зрения как участников, так и их родителей. Отметим, что под социальной валидностью понимают степень, в которой целевое поведение полезно, методы его достижения приемлемы, достигается важное и существенное изменение целевой и сопутствующей форм поведения [62].

После обучения с аватаром доля самостоятельных шагов, выполненных детьми в навыке «начать разговор», увеличилась на 80% по сравнению с первоначальным уровнем. Способность и готовность участников вести разговор распространились на их взаимодействие со сверстниками. Родители сообщили о небольшом положительном приросте социальных навыков, а другие наблюдатели этого проекта отметили, что вмешательство повышало социальные, коммуникативные инициативы и было социально обоснованным. Учёные подтвердили вывод о необходимости использования технологических вмешательств в обучение, в частности живых анимационных аватаров.

В проекте коллектива специалистов по физиологической психологии и нейропсихологии (Behavioural Neuroscience) из университета Ундине (Италия) [30] анализировали когнитивные и мотивационные способности посредством навигации в городской виртуальной среде детьми с РАС по сравнению с нейротипичными сверстниками. В исследовании приняли участие 16 детей с РАС и 16 нейротипичных детей контрольной группы.

После начального этапа обучения дети выполняли два задания: первое — навигация в незнакомой городской среде, которую они могли свободно исследовать; второе — навигация в том же пространстве, но с основной задачей найти конкретные целевые объекты, в игровой форме имитирующей поиск сокровищ. В первом задании дети с РАС провели значительно меньше времени в активном изучении и осмотрели меньше зон, чем контрольные. Во втором задании различий между двумя группами обнаружено не было.

Эти данные показывают, что при свободном освоении незнакомой среды дети с аутизмом меньше концентрируются на окружающей среде по сравнению с контрольной группой. А при попадании в игровой формат пространства с увлекательными заданиями дети с РАС проявляют внимание и активность, которые могут достигать соответствующего уровня нейротипичных детей. Авторы объясняют полученные результаты нейропсихологическими особенностями анализа внешних средовых условий детьми с РАС и влиянием повышенной мотивации на уровень концентрации внимания и продуктивности.

Специалисты из университета Циндао (Китай) [45] использовали разработанную ими социальную игру FaceMe с виртуальным агентом на основе дополненной реальности для развития социальных и когнитивных функций и эмоциональной включённости у детей с РАС. Эмпирические результаты показывают, что виртуальный агент FaceMe вызвал активное социальное поведение у детей с аутизмом, что впоследствии улучшило их способность понимать выражение лица. Установлено, что использование виртуальных игр — перспективный подход для обучения молодых людей с РАС.

К аналогичным выводам пришли специалисты из университета Канзаса (США) [46], чьи результаты показали немедленное повышение уровня поведения при выполнении заданий и снижение деструктивного поведения при каждом внедрении VR-приложения для самоконтроля с целью содействия успешной инклюзии учеников начальной школы с РАС. Другие примеры — успешное и при этом безопасное обучение взаимодействию с сотрудниками полиции подростков и взрослых с РАС с применением VR [18] (авторы — психологи и медики по работе с РАС из г. Филадельфия и г. Вашингтон, США); эффективное обучение детей и подростков с аутизмом общению со сверстниками и членами их семей с использованием игр и тестов на основе дополненной реальности (университет им. А. Табатабаи, Иран) [13]. Серия иммерсивных сеансов помогла испытуемым чувствовать себя более комфортно в незнакомой среде.

В проекте психологов из университетов Коннектикута, Центральной Флориды и Калифорнии (США) [29] продемонстрированы негативные последствия необоснованного и неэффективного использования VR на примере анализа разговорной речи, воспроизводимой технологиями VR для изучения сильных и слабых сторон структурных языковых способностей детей с РАС и синдромом дефицита внимания и гиперактивности.

Результаты показали, что дети с аутизмом демонстрировали более простую речь, чем их нейротипичные сверстники. При этом по мере погружения в VR сложность речи снижалась во всех группах детей. Это демонстрирует, что технологии VR могут оказывать неблагоприятное воздействие на определённые навыки, в частности речевые. Общение в VR не всегда способствует развитию разговорной практики у детей. Проект показал, как важно подбирать варианты виртуальных игр и заданий для самых разных категорий детей, разрабатывая их совместно со специалистами в медицине, IT и психологии.

Использования VR для работы с проблемами и рисками у детей с РАС. Известно, что у детей с РАС есть вероятность приобретения сопутствующих заболеваний [2, 63]. К тому же они подвержены повышенному риску травматизма и различных фобий, что делает обучение их навыкам безопасности крайне необходимым [63]. Технологии VR позволяют реализовать обучение в безопасной и реалистичной среде, аналогичной естественной обстановке.

В исследовании специалистов из университета Йорка (Великобритания) [39] использована интерактивная игра VR SoundField для решения проблемы слуховой гиперчувствительности к определённым звукам у подростков с РАС. По завершении 4-недельного эксперимента сравнение оценок до и после исследования показало значительное снижение тревоги, связанной с проблемными звуками. Авторы заключают, что VR-игра хорошо переносится участниками с аутизмом и служит эффективным инструментом, помогающим справиться со слуховой гиперчувствительностью.

Последующее расширенное исследование тех же авторов с участием 22 детей и подростков с РАС продемонстрировало, что применение VR помогает не только в уменьшении негативных эмоций, связанных с неприятными слуховыми стимулами окружающей среды. Более того, оно возможно с применением потребительских мобильных гаджетов, что повышает доступность терапии, позволяя проводить вмешательства дома или в школе. Это увеличивает мотивацию к терапии и обеспечивает её естественные условия [40].

Тренинг поведенческих навыков в VR для улучшения способности избежать кражи у детей с РАС был осуществлён специалистами из университета штата Техас (США) [17]. В исследовании приняли участие 4 аутичных ребёнка, которых обучали навыкам предотвращения похищений с обратной связью in situ. В ходе тренинга детям было предложено виртуальное взаимодействие с четырьмя типами похитителей. Результаты показали, что все дети овладели этими навыками, а технология VR справилась с обучением правильной реакции на разные типы похитителей и оказалась эффективной для предотвращения киднеппинга.

Совместное исследование специалистов из университетов Вирджинии, Айовы (США) и университета Хасселта (Бельгия) [16] продемонстрировало целесообразность и эффективность тренингов по моделированию вождения в VR для обучения общим навыкам вождения, успешного прогнозирования возможных дорожных происшествий и решения задач, специфичных для подростков и молодых людей с РАС.

Проект исследователей из Института интерактивных медиа в Сан Диего, Терапевтического центра Спич Три в Чула-Виста и Медицинского центра VR в Ла-Хойа, Калифорния (США) [19] посвящён эффективности VR для адаптации детей с РАС к авиаперелётам. В исследовании приняли участие дети с аутизмом, которые в течение 4 нед проходили обучение авиаперелётам в пространстве VR. Родителям было предложено оценить переносимость ребёнком полёта на самолёте до начала эксперимента и по истечении 4-й недели. Все дети продемонстрировали улучшение переносимости авиаперелётов.

В двух проектах изучали возможности использования подростками с РАС виртуального тренинга по прохождению собеседования: проект с головным центром в Мичиганском университете (США) [42], исследование фонда Кесслера (США) [38]. В обоих случаях принимали участие учащиеся выпускных классов, которые были случайным образом распределены в экспериментальную и контрольную группы. Результаты позволяют предположить, что тренинг виртуального интервью может быть перспективным подходом для улучшения результатов собеседования при трудоустройстве аутичных выпускников школ. Вмешательство VR было реализовано в школьных условиях, что продемонстрировало возможность его включения в учебную программу.

Применение технологий VR в клинических исследованиях с детьми с РАС. В силу того, что увеличивается количество приверженцев движения, рассматривающего аутизм не как расстройство, а как альтернативный путь нейроразвития, актуальное значение в работе с людьми с РАС приобретают не столько терапия, сколько обучение, адаптация, развитие разнообразных навыков [56–58].

Врачи из Детской больницы Медицинского центра университета Вашингтона (США) [20] изучали зрительно-моторную функцию, постуральную стабильность и укачивание у детей с аутизмом младшего возраста. Были обследованы 50 детей. Гарнитуру Sony PlayStation VR надевали во время 2 последовательных сеансов игры, по 30 мин каждый. Была использована 3D-видеоигра Eagle Flight, которая симулирует полет орла по городу, постройку гнезда и взаимодействие с другими животными. От игрока, выполняющего роль летающего орла, требуется изменять движение головы 3D-птицы для управления траекторией полёта (оси тангажа, рысканья и крена).

До воздействия VR проводили базовое тестирование, и каждый сеанс VR сопровождался диагностикой бинокулярной остроты зрения, косоглазия, аномалии рефракции, остроты стереоскопического изображения и постуральной стабильности (дисбаланса). Визуально вызванное укачивание тестировали с помощью опросника укачивания на симуляторе, модифицированном для педиатрического использования (Peds SSQ). Адаптацию зрительно-вестибуло-окулярного рефлекса также проверяли до и после испытания у 5 детей. Безопасность оценивали по изменениям по сравнению с исходным уровнем зрительно-моторных показателей.

Результаты эксперимента показали, что дети младшего возраста с РАС переносят иммерсивную 3D-игру в VR без заметного влияния на зрительно-моторные функции. VR-игра не вызвала значительной постуральной нестабильности или дезадаптации вестибуло-окулярного рефлекса после погружения в VR. На основе сравнения с подобными данными по взрослому контингенту был сделан вывод, что распространённость дискомфорта и постэффектов у детей может быть меньше, чем у взрослых.

Социально-когнитивные трудности при РАС могут серьёзно влиять на повседневную жизнь, оказывая воздействие на развитие и поддержание значимых социальных отношений [63]. Тренинг социального познания обычно используют для улучшения социальных функций, но его недостаток заключается в несоответствии условий эксперимента реальным условиям и неспособности эффективно имитировать реалистичные социальные ситуации [64].

Разработка вмешательств с помощью VR, направленных на улучшение навыков социального взаимодействия, может повысить эффективность тренинга социального познания в рамках адаптации и лечения РАС, предлагая безопасные, интерактивные и практические условия для обучения, которые способствуют обобщению знаний и навыков в реальном мире [65].

Врачи-психиатры из Нидерландов в работе о результатах динамического интерактивного тренинга социального познания в VR (DiSCoVR) для 26 людей молодого и среднего возраста с РАС [65] предлагают применять VR для развития успешного социального общения. Разработанная для людей с расстройством шизофренического спектра виртуальная среда была адаптирована для людей с РАС. Участники в группе с РАС получали вмешательство с помощью VR в дополнение к обычному лечению. Фиксировались три оценки: до вмешательства, после него и по прошествии 12 нед. Оценки до, после и последующее наблюдение содержали идентичные инструменты, при этом оценку через некоторое время после вмешательства дополняли оценочным интервью и анкетой.

Чтобы повысить актуальность вмешательства и способствовать обобщению содержания обучения в повседневной жизни, участники лично выбирали релевантные социальные цели. Иммерсивные миры VR включали торговую улицу, супермаркет, офис и бар. Воздействию и оценке подверглись навыки, которые касались социального познания, распознавания эмоций, гибкости мышления, социальной тревожности, эмпатии и социальной отзывчивости. Более 90% участников были удовлетворены количеством, интенсивностью и продолжительностью занятий и утверждали, что многому научились и получили удовольствие от практического обучения в виртуальной среде в сопровождении реального врача.

В целом медики положительно оценили результаты лечения. Таким образом, исследование показало, что большинство участников и врачей сочли воздействие посредством VR приемлемым, выполнимым и эффективным для развития социально-когнитивных навыков.

Специалисты по нейронаукам из университета Ньюкасл (Великобритания) [47] представили исследование о применении VR-технологий для помощи детям с РАС, страдающим от страхов и фобий. В исследовании приняли участие 8 детей от 8 до 12 лет. У каждого была тревога по поводу конкретной ситуации (например, переполненных автобусов) или раздражителя (например, голубей). Они получали когнитивно-поведенческую терапию с градуированной экспозицией в VR-среде. У половины участников зафиксировано позитивное воздействие от вмешательства с VR, так как они смогли действовать без страхов.

В более раннем аналогичном проекте того же исследовательского коллектива заметные улучшения произошли у 8 из 9 детей, причём 4 из них полностью преодолели свою фобию [41]. Эффект сохранялся через 12 мес после вмешательства. Результаты позволяют предположить, что VR в сочетании с когнитивно-поведенческой терапией может быть перспективным подходом для снижения уровня специфической фобии у подростков и молодых людей с РАС.

Традиционные методы лечения могут быть не вполне эффективными и пригодными для детей и подростков с РАС, если применять их без адаптации. Традиционные методы вмешательств имеют ограничения, например требуют длительных периодов и неудобны для детей с особенностями развития. Необходимы альтернативные виды вмешательств.

Специалисты Анхойского медицинского университета (Китай) провели VR-исследование с участием детей с РАС [48]. Авторы приходят к выводу, что интервенционная терапия посредством VR и дополненной реальности, основанная на теориях когнитивной реабилитации и социально-эмоционального обучения, позволяет участникам с аутизмом добиться эффективного преодоления барьеров в коммуникации.

Особенности, ограничения и безопасность использования VR-гарнитур детьми с аутизмом. Несмотря на множество исследований, позитивно оценивающих возможности VR для развития и обучения детей с РАС, эти технологии могут иметь неблагоприятное влияние на их состояние, что связано со злоупотреблениями VR и выражается в неконтролируемых, длительных по времени сеансах погружения в VR [21, 37].

Среди негативных последствий использования VR в области физического развития названы нарушение зрения, кардиометаболические нарушения, ожирение, киберболезнь, нарушение сна и усталость. К примеру, есть вероятность появления проблем, связанных с путаницей, которая может возникнуть у детей при смешивании виртуального мира с реальным. К тому же не все дети с РАС могут переносить наголовные шлемы. Однако реальность состоит в том, что дети всё активнее вовлекаются в виртуальные миры, в том числе дети с аутизмом [21, 27, 37].

Всемирная организация здравоохранения предупреждает о риске, связанном с возможными игровыми зависимостями и проблемным поведением [29]. При этом до сих пор не выяснено, вызвано такое поведение интернетом, виртуальными мирами или игровыми технологиями [37, 38]. Тем не менее, даже те исследования, которые свидетельствуют о негативном влиянии VR и игр на детей, связывают эти выводы с неограниченным и неконтролируемым использованием таких технологий [21, 37, 61].

Необходимы тщательные долгосрочные исследования, поскольку постоянно появляются новые технологии, как программные, так и аппаратные [24, 27]. Их применение будет защищённым, если соблюдать требования по охране здоровья и безопасности, особенно по длительности использования. Это относится и к нейротипичным, и к аутичным детям [37]. При соблюдении условий безопасности применение VR даёт позитивные результаты для когнитивного, мотивационного, эмоционального и социального развития детей с аутизмом.

Предварительный инструктаж с изложением целей и требований VR-сеансов — ключевое условие для наиболее результативного и безопасного использования VR для работы с несовершеннолетними участниками с РАС [4]. Рекомендовано, чтобы родители или другие близкие изучали содержание и цели применения VR-сессии, сопровождали и поддерживали ребёнка на протяжении вмешательства и после него [30].

Исследователи из Инженерного колледжа SSN (Индия) [26] и университета Ньюкасла (Великобритания) [41] утверждают, что для работы с детьми с РАС это требование следует выполнять с особой тщательностью, учитывая особенности реакции каждого отдельного ребёнка на различные гаджеты, опыт использования виртуальных сред, общения со сверстниками, специалистами и пр.

В связи с системностью и коморбидностью нарушений при РАС организация всестороннего сопровождения возможна только с учётом междисциплинарного подхода [66–68]. Это обусловлено необходимостью специальных условий сопровождения (подготовка кадров, методическое обеспечение, взаимодействие с родительскими сообществами) и коррекции специфических нарушений, характерных только для категории детей с аутизмом [66–71]. Другая рекомендация касается того, чтобы программы VR были настраиваемыми для удовлетворения разнообразных потребностей пользователей с нарушениями развития нервной системы [22, 28].

Авторы исследований, выполненных в Массачусетском университете, университете штата Флорида (США) сообщали о потенциальных препятствиях для использования VR у людей с РАС [15, 31]. Они показали, что недостатки в восприятии языка могут негативно сказаться на способности подростков с РАС выполнять инструкции в VR-среде, тем самым лишая пользователей доступа к виртуальным технологиям. Замечено, что пользователи с аутизмом могут с недоверием и неприятием относиться к специфическим особенностям дизайна VR, например к программам, использующим отрицательную обратную связь; что некоторые дети могут отрицательно реагировать на просьбу поучаствовать в соревновательных играх в многопользовательской VR [31].

Нехватка времени и трудности с управлением физическим и виртуальным мирами в классной комнате были определены как потенциальные барьеры для внедрения VR в исследованиях школьных вмешательств для пользователей с РАС и интеллектуальными нарушениями [15].

Ещё одна серьёзная проблема связана с путаницей, которую дети могут испытывать при смешивании виртуального мира с реальным, а также с потенциальными опасностями, которые это представляет. Пользователь VR-технологии может в излишней степени погрузиться в воображаемые миры, что порой приводит к идентификации с аватарами или персонажами [27, 37]. Разные формы медиа могут манипулировать человеческим опытом, особенно детским. Взрослые должны помочь детям понять разницу между фантазией и реальностью.

Хотя Американская академия педиатрии признает потенциальную пользу мобильных/интерактивных технологий для детей, особенно благодаря хорошо разработанным учебным материалам, она продолжает выражать обеспокоенность по поводу их чрезмерного использования в период быстрого развития мозга [25, 72].

Несомненно, контролируемое изучение влияния виртуальных технологий на людей с РАС необходимо продолжать. У нас есть собственный опыт разработки иммерсивных сред для обучения людей, включая подростков и детей младшего школьного возраста [73–75]. Мы считаем, что использование цифровых и особенно VR-технологий может способствовать более ранней адаптации детей с РАС и улучшению их социализации и обучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проанализированных многочисленных исследований подтверждают целесообразность использования VR-технологий для развития разнообразных навыков у детей и подростков с РАС, от общих коммуникативных и познавательных (или когнитивных) до навыков конкретных операций. Влияние VR-технологий может быть как положительным, так и отрицательным, что позволяет усомниться в универсальности виртуальных технологий и говорит о необходимости более тщательного анализа условий их применения.

При использовании VR для работы и обучения детей с РАС необходимо соблюдать ряд условий:

– присутствие родителей или воспитателей в процессе использования VR для наиболее комфортной обстановки и хорошего эмоционального состояния ребёнка;

– сочетание общей свободной навигации в незнакомой среде обитания с конкретными задачами — поиска объектов, их запоминания, их выбора, взаимодействия с ними и др.;

– использование анимированных помощников-аватаров;

– временные ограничения в виде лимита длительности сеанса пребывания в VR.

VR-приложения представляются экспертам в целом перспективными. Исследователи возможностей VR для детей и подростков с РАС приходят к выводу, что технологии VR могут предоставить безопасную аутентичную среду, которой многие дети пользуются без сопротивления и трудностей, и благодаря чему возможны формирование и развитие разнообразных навыков — социальных, коммуникативных, познавательных, адаптивных и пр.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. В.В.К. — концептуализация, анализ, редактирование рукописи, общее руководство; Г.Я.Г. — концептуализация, анализ, методология, исследование, создание черновика; Э.А.С. — редактирование рукописи, валидация, общее руководство; А.А.Б. — редактирование рукописи, валидация.
Источник финансирования. Работа выполнена за счёт средств Программы стратегического академического лидерства Казанского (Приволжского) федерального университета (ПРИОРИТЕТ-2030).
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.

ADDITIONAL INFORMATION

Authors’ contribution. V.V.K. — conceptualization, formal analysis, writing — review and editing, supervision; G.Ya.G. — conceptualization, formal analysis, methodology, investigation, writing — original draft; E.A.S. — writing — review and editing, validation, supervision; A.A.В. — writing — review and editing, validation.
Funding source. The work was carried out using funds from the Strategic Academic Leadership Program of Kazan (Volga Region) Federal University (PRIORITY-2030).
Competing interests. The authors declare that there is no conflict of interest in the presented article.

 

---

¹ IT (от англ. Information technology) — использование компьютерных систем или устройств для передачи информации.

About the authors

Vlada V. Kugurakova

Kazan Federal (Volga Region) University

Email: vlada.kugurakova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1552-4910
SPIN-code: 2678-6374
Scopus Author ID: 57188740334
ResearcherId: C-3357-2016

Cand. Sci. (Tech.), Assoc. Prof., Depart. of Software Engineering; Head and Senior Researcher, Digital Media Lab, Institute of Information Technology and Intelligent Systems

Russian Federation, Kazan

Guzel Ya. Guzelbaeva

Kazan Federal (Volga Region) University; Kazan State Medical University

Author for correspondence.
Email: Guzel.Guzelbaeva@kpfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9123-1124
SPIN-code: 1071-2009
Scopus Author ID: 57219126341
ResearcherId: ABF-6952-2020

Cand. Sci. (Soc.), Assoc. Prof., Senior Researcher, Digital Media Lab, Institute of Information Technology and Intelligent Systems; Assoc. Prof., Depart. of History, Philosophy and Sociology

Russian Federation, Kazan; Kazan

Elvira A. Sadretdinova

Kazan Federal (Volga Region) University

Email: balan7@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8808-6205
SPIN-code: 3842-7763

Cand. Sci. (Phsy.), Assoc. Prof., Head, Kindergarten for Children with ASD; Assoc. Prof., Depart. of Preschool and Elementary Education, Institute of Psychology and Education

Russian Federation, Kazan

Anton A. Boltushkin

Kazan Federal (Volga Region) University

Email: boltushkinalex@gmail.com
ORCID iD: 0009-0000-8519-0306

Junior Researcher, Open Lab SIM — virtual and simulation technologies in biomedicine, Institute of Information Technology and Intelligent Systems

Russian Federation, Kazan

References

Supplementary files