導讀

　　摘要虛擬現(xiàn)實技術是一門新興的計算機領域技術，它在自閉癥患者的干預中具有良好的適用性。研究者從社會交往、認知、生活技能及自閉癥核心缺陷等方面開展了虛擬現(xiàn)實技術對自閉癥患者的干預研究。建議此領域研究應注意虛擬現(xiàn)實技術使用與現(xiàn)實生活相結(jié)合，將虛擬現(xiàn)實技術與其他的治療方法相結(jié)合，重視輔導者的作用以及增強行為的真實性。

　　關鍵詞虛擬現(xiàn)實技術自閉癥干預

　　1虛擬現(xiàn)實技術的概念及特征以說，虛擬現(xiàn)實技術對人的思維具有開發(fā)作用。作為一種綜合了一系列高新技術的計算機領域新技術，虛擬現(xiàn)實技術的研究成為近年來十分活躍的領域，是21世紀重要的發(fā)展學科和影響人們生活的重要技術之一。虛擬現(xiàn)實技術是利用計算機生成一種模擬環(huán)境(如飛機駕駛艙、操作現(xiàn)場等)，通過多種傳感設備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進行自然交互的技術uj。虛擬現(xiàn)實技術可以借由“化身”使操作者進入虛擬空問，成為虛擬環(huán)境的一員，對虛擬環(huán)境中的各種對象進行感知和操作，從而獲得身臨其境的體驗。從本質(zhì)上講，虛擬現(xiàn)實技術就是一種先進的計算機用戶接口，其技術核心在于給用戶同時提供諸如視、聽、觸等各種直觀而又自然的實時感知交互手段。

　　虛擬現(xiàn)實技術具有三個主要特征：第一，沉浸感(Immersion)，指計算機使用者作為人機環(huán)境的主導者存在于虛擬環(huán)境中。使用者通過多維方式與計算機所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境進行交互，全身心地沉浸在計算機所生成的三維虛擬環(huán)境中，產(chǎn)生身臨其境的感覺。在操作過程中，虛擬現(xiàn)實技術將人與環(huán)境融為一體，使使用者相信在虛擬境界中人也是確實存在的，而且在操作過程中他可以自始至終地發(fā)揮作用，就像在真正的客觀現(xiàn)實世界中一樣。第二，交互性(Interaction)，是指使用者可以利用一些傳感設備與虛擬環(huán)境中的對象進行交互，比如：當用戶用手去抓取虛擬環(huán)境中的物體時，手就有握東西感覺，而且可感覺到物體的重量，與在真實客觀世界中的感覺一樣。它是人機和諧的關鍵因素。第三，想象(Imagination)，虛擬環(huán)境可使用戶沉浸其中，獲取新的知識，提高感性和理性認識，引導人們?nèi)ド罨拍詈兔劝l(fā)新意，產(chǎn)生新的構思。可以說，虛擬現(xiàn)實技術對人的思維具有開發(fā)作用。

　　2虛擬現(xiàn)實技術對自閉癥患者干預的適用性分析自閉癥是一種發(fā)展性障礙，這種障礙將影響個體的社會交往、溝通、學習和適應性功能行為。虛擬現(xiàn)實技術在自閉癥研究與干預上的應用是近年來出現(xiàn)的一個新的研究領域。1996年，Str/ctdand首次提出虛擬現(xiàn)實技術為自閉癥患兒的干預與治療提供了新的途徑J，并于同年在一項研究中證明了這種新思路的可行性。其后，一些研究者也展開了虛擬現(xiàn)實技術對自閉癥患者干預的研究，其潛在效用正逐漸得到認識。虛擬現(xiàn)實技術在自閉癥患者干預與治療上的適用性體現(xiàn)在以下幾個方面。

　　第一，為患者營造安全的教育環(huán)境。社會交往障礙是自閉癥患者的主要臨床特征，患者與他人的情感交流也存在明顯的障礙，對不熟悉的人易出現(xiàn)退縮、焦慮，甚至恐懼_5J。虛擬現(xiàn)實技術的一個好處在于降低對真實世界中社會互動的需要，從而減少自閉癥患者焦慮的來源_6J。但也有人認為提供一個安全的、非社會的電腦環(huán)境可能會導致自閉癥患者的社會性障礙愈發(fā)嚴重。如How~n_7J認為過度依賴電腦互動可導致強迫行為，以及真實世界中互動的減少。Latash也認為虛擬現(xiàn)實可能太安全、太具有吸引力，導致患者電腦成癮，拒絕重新回到現(xiàn)實世界_8』。對于這些質(zhì)疑，Parsons和Mitchell認為它們是站不住腳的，理由有兩點[]：首先，電腦使用中出現(xiàn)的強迫行為的主要原因很可能在于程序的可預測性，即患者能明確地知道他們所玩耍的電腦程序接下來會發(fā)生什么并能對它進行控制，這讓他們感到這種互動很吸引人。在虛擬環(huán)境中納人富于靈活性的、不可預測的事件可以在一定程度上克服這個問題。因為患者要想在這種非預測的程序中前進，需要思考什么反應是適當?shù)?，而不是僅僅作出簡單的、消極的反應就可實現(xiàn)。所以，患者與電腦之間的互動將會更積極而豐富，從而減少強迫行為。第二，用虛擬現(xiàn)實技術訓練患者的社會技能最好在有他人輔助的情況下進行。這并不是讓患者與輔助人員一同回避現(xiàn)實世界中的社會互動，而是為了提供教學輔助。患者在其中會與教師或其他輔助人員進行互動，這樣，現(xiàn)實世界中的社會互動將被納入到訓練中來，并不會對患者真實的社會互動造成影響。所以，虛擬現(xiàn)實技術的使用并不是意味著用其去減少社會互動，而是通過它來創(chuàng)造一種安全、無威脅的技能實踐教育環(huán)境。

　　第二，為患者解決干預訓練中的多來源感知困難問題。許多自閉癥患者對多來源的感覺輸入存在困難。他們存在著感覺統(tǒng)合失調(diào)，外界多來源的感覺刺激信號無法在患者的大腦神經(jīng)系統(tǒng)中進行有效的組織，從而使機體不能和諧運作。所以，在一些環(huán)境中過量的刺激會給自閉癥患者的感知帶來困難并導致行為的退化。而虛擬現(xiàn)實技術能將特定的刺激從環(huán)境中隔離開來，這樣復雜的刺激陣列得以簡化，幫助患者將注意力集中在一個特定的情境中，并對特定的刺激作出反應，從而有助于對他們進行治療和訓練。

　　第三，提供適合自閉癥患者思維特點的信息呈現(xiàn)方式。自閉癥患者常被描述為“視覺思維者”或“視覺思考者”，相對于聽覺信息，他們對于視覺信息的輸入和處理更加擅長，其思維具有形象化、具體化的特點。已有研究證明，利用視覺方式的干預技術是成功的。因此，強調(diào)視覺技能的虛擬現(xiàn)實技術提供了一種適當?shù)男畔⒊尸F(xiàn)方式，可以為自閉癥患者提供學習新概念和行為的機會。

　　第四，促進患者習得技能的遷移。自閉癥患者的思維缺乏概括性與抽象性，所以，在自閉癥治療中面臨的一個困難是，在一個情境中學到的行為很難經(jīng)由思維概括而遷移到其他類似的適當情境中去。用虛擬現(xiàn)實技術可以訓練患者的技能遷移。由于虛擬現(xiàn)實技術可以在不同的、類似的、逼真的場景之間切換，任務可以在一個情境中重復地加以呈現(xiàn)并在其中進行技能練習;而后，同一技能可以在另一個虛擬環(huán)境中進行練習。這可以促使患者將在一個情境中習得的技能遷移到另一個情境中。而且，虛擬環(huán)境與真實環(huán)境在圖像與場景上的高度相似性可促進習得技能從虛擬環(huán)境遷移到真實的世界中。

　　第五，增進患者的認知靈活性。認知靈活性是執(zhí)行功能中的一種，它需要人們不斷地從一種反應模式變換到另一種模式_9j。自閉癥患者缺乏這種能力，他們的執(zhí)行功能存在缺陷。執(zhí)行功能是個體進行問題解決時所必備的一組神經(jīng)心理技能，涉及很多的指向性行為適應過程(如計劃、抑制、控制、注意、工作記憶)，是一種復雜的認知建構。自閉癥患者的執(zhí)行功能障礙表現(xiàn)為模式轉(zhuǎn)換和計劃的缺陷[]。在虛擬環(huán)境中，情境可每次作出微小的變化，這樣可以促使其產(chǎn)生更靈活的反應。例如，他們在之前的情境中已掌握了一種行為(如走到吧臺的一個特定地點去點飲料)，在隨后呈現(xiàn)稍加改變的情境(有人擋在走向吧臺的路線上)，這樣就促使患者去思考相同問題的不同解決方法，從而增進其認知靈活性。

　　第六，提高患者的心理理論能力。“心理理論”是SimonBaron-Cohen于1985年為說明白閉癥患者對他人內(nèi)心世界的認知特征而提出的一個理論。該理論是指個體對自己和他人心理狀態(tài)(如需要、信念、意圖、感覺等)的認識，并由此對相應行為作出因果性解釋和預測的能力¨。自閉癥患者在這方面存在缺陷，對他人的心理狀態(tài)不能進行推測判斷_1，他們很難站在他人的位置上進行思考。而在虛擬環(huán)境中他們可以進行角色扮演，而且在虛擬環(huán)境中可安排不同的角色，可以讓患者分次分別進行扮演，這樣他們可以處在不同的角色位置上去體驗不同角色的思想，在一定程度上彌補由于自閉癥患者在心理理論能力上的損害而導致的角色扮演經(jīng)驗的缺乏，最終培養(yǎng)其心理理論能力。

　　第七，為患者提供個體化的治療。雖然自閉癥患者有著共同的特征，但有效的方法必須是個性化的，以滿足不同個體的不同需要。采用了虛擬現(xiàn)實技術的治療可以在特定患者的需要和技能狀況的基礎上不斷地加以調(diào)整，可以直接控制特定的輸入(視覺的、聽覺的)的數(shù)量、類型和水平，可以根據(jù)患者的情況來設計學習任務的難度，還可以調(diào)整學習的方式來適應個人的風格和改變的模式

　　3、虛擬現(xiàn)實技術應用于自閉癥患者的研究

　　3.1社會交往

　　在一項研究中，研究者采用個案研究方法對兩名自閉癥青少年的虛擬現(xiàn)實學習效果進行了研究。他們用虛擬現(xiàn)實技術營造了咖啡館和公共汽車兩種虛擬環(huán)境。在咖啡館虛擬環(huán)境中，難度水平有四級，從一個有大量空座的、安靜的咖啡館情境(難度最低)到一個鬧哄哄的、排著長隊的、需要被試“詢問”是否能坐在某人旁邊的咖啡館情境(最高難度)。被試的學習目標是恰當?shù)嘏抨牐业娇梢宰奈恢?，并在必要的時候向虛擬人物提出恰當?shù)膯栴}(如，我可以坐在這里嗎?)。在公共汽車虛擬環(huán)境中，難度水平有五級，從一個有很多空位的、安靜的公共汽車情境(最低難度)到一個排著長隊的、擁擠的、沒有座位的公共汽車情境(最高難度)。其學習目標與咖啡館情境中的相似，但多了一個目標，即請求虛擬人物將他的包從座位上移開。在使用虛擬現(xiàn)實技術學習的前后，均呈現(xiàn)真實的咖啡館和公共汽車的影片剪輯，要求回答應選擇哪里去坐及其原因，考察被試在虛擬現(xiàn)實技術使用前后的回答是否發(fā)生了變化。在實驗結(jié)束3個月后進行訪談，考察被試從虛擬環(huán)境中學到或領會到的技能能否在暑假期間得以保持，并應用于現(xiàn)實生活。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被試可將在虛擬環(huán)境中學到的恰當?shù)姆磻w移到與輔導者對影片剪輯的討論上。在此后的隨訪中，被試也報告了虛擬環(huán)境中的學習對他們的現(xiàn)實生活具有幫助。

　　Mitche11等_I]研究了應用虛擬現(xiàn)實技術對6名自閉癥青少年的社會交往技能的學習是否有幫助。首先，向他們呈現(xiàn)咖啡館的影片，要求他們回答關于座位選擇的問題并解釋選擇的原因。隨后，用虛擬現(xiàn)實技術營造了咖啡館情境，這些被試在其中進行了座位的選擇及與虛擬人物的交談。最后，向他們呈現(xiàn)公共汽車的影片，同樣要求他們回答關于座位選擇的問題并解釋選擇的原因。由10名獨立的評價者對被試前后兩次的回答進行評分。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在應用虛擬現(xiàn)實技術學習前后，被試對影片相應問題的回答的質(zhì)量有了顯著的提高。研究者認為應用虛擬現(xiàn)實技術教授社會技能具有很大的潛力。

　　而在另一項研究中，研究者向12名自閉癥青少年呈現(xiàn)了虛擬環(huán)境，評價他們能否在其中堅持特定的社會常規(guī)，如在通往咖啡館的路上，不從草坪和花壇上踏過。研究發(fā)現(xiàn)，少數(shù)被試能堅持社會常規(guī)，但多數(shù)被試卻未能做到。研究者認為這說明有些自閉癥患者，尤其是伴隨低言語智商和執(zhí)行能力的，極需得到支持來成功地完成虛擬環(huán)境中的任務。

　　3.2認知

　　Moore等人l1J在一項研究中探索了自閉癥患者對虛擬環(huán)境中虛擬人物表情的理解情況。研究運用了合作性虛擬現(xiàn)實，多用戶可同時進入虛擬環(huán)境，并通過各自的化身進行交互。通過實驗前的計算機程序篩查，表明他們在理解面部表情方面存在障礙。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超過90%的患者能準確辨認虛擬人物所呈現(xiàn)的表情。此發(fā)現(xiàn)表明合作性虛擬現(xiàn)實對于促進自閉癥患者在人類表情認知方面是有幫助的，它可修復潛在的心理理論方面的損害，可作為一項輔助技術和教育技術有效地應用于自閉癥治療。

　　裝扮游戲(pretendingplay)在兒童的心理發(fā)展中有非常重要的意義，兒童通過想象來彌補現(xiàn)實中的不足。自閉癥患兒缺乏想象力，也缺乏裝扮游戲能力。由于虛擬現(xiàn)實技術可將想象的轉(zhuǎn)換過程具體地顯示出來，因此可以促進患兒對想象的理解及其裝扮游戲的發(fā)展。在一項研究中，Herrera等考察了應用虛擬現(xiàn)實技術的干預對患兒裝扮游戲能力的作用。結(jié)果如事先預測的一樣，兩名患兒在虛擬現(xiàn)實技術干預之后其裝扮游戲能力有了顯著提高，并且其中一名兒童還表現(xiàn)出了對所學內(nèi)容的高度遷移。

　　3.3生活技能

　　Charitos等[193的研究發(fā)現(xiàn)，應用虛擬現(xiàn)實技術可以輔助自閉癥患兒的輔導者對其13常生活技能進行組織。在研究中，Charitos等用虛擬現(xiàn)實技術營造出了“回家”的場景，共有5個房間：浴室、廚房、孩子的臥室、父母的臥室和客廳。自閉癥患兒可以兩種方式進行反應：在模式A中，他們跟隨一個虛擬人物活動，這個虛擬人物展示出了一系列日常的基本活動;在模式B中，他們可以通過一個輸入設備控制、指導虛擬人物的活動。輔導者則記錄患兒的反應。研究者認為應用虛擬現(xiàn)實技術有助于將虛擬情境中的13常生活技能實施擴展到真實的生活中來。

　　北卡羅來納州立大學計算機科學與計算機工程學院和北卡羅來納大學教堂山分校在自閉癥和其他溝通障礙的兒童治療與教育中心合作進行了一項研究。研究訓練了兩名自閉癥患兒的一種13常生活能力——過馬路，這種能力在現(xiàn)實生活中的訓練具有危險性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，他們能在虛擬環(huán)境中辨認出13常生活中常見的物體，并且能完成過馬路的任務。

　　近來所做的一項研究比較了自閉癥患兒在傳統(tǒng)教學方法與應用虛擬現(xiàn)實技術學習兩種情況下將學得的安全技能遷移到現(xiàn)實生活中的效果。8名自閉癥患兒被隨機分為兩組，分別進行傳統(tǒng)教學與應用虛擬現(xiàn)實技術的學習，學習的技能是如何應對火災和龍卷風。結(jié)果顯示，用虛擬現(xiàn)實技術進行訓練是一種更有效的方式。

　　3.4自閉癥核心缺陷

　　不能用眼睛注視他人以使雙方相互注意，以及不能領會別人的情緒狀態(tài)和意圖是自閉癥患者的顯著癥狀。Pelphery等人_2應用虛擬現(xiàn)實技術與功能磁共振成像技術(fMRI)對自閉癥患者眼部注視處理缺失的神經(jīng)學基礎進行了研究。在一致性試驗中，要求成年自閉癥患者看其視野中一個正注視前方的棋盤格圖案的虛擬演員，詢問他們期望演員下一步“應該干什么”。在不一致性試驗中，要求他們向前看一個無任何東西的空間，這違背了他們的期望。在兩種情況下進行fMRI測試，結(jié)果顯示當患者在注視轉(zhuǎn)移時，與注視行為有關的腦區(qū)(包括顳上溝，)被激活，但一致及不一致試驗結(jié)果無差異，提示在這些部位產(chǎn)生的興奮不受注視轉(zhuǎn)換的影響。由此，研究者認為自閉癥患者注視處理的缺失，是由于注視對傳達信息的STS區(qū)缺乏調(diào)節(jié)引起的。

　　對面部的再認及表情識別的困難是自閉癥患者認知障礙的表現(xiàn)之一。Trepagnierf提出可將虛擬現(xiàn)實技術與眼睛注視追蹤系統(tǒng)相結(jié)合，用來獲得自閉癥患者對面部加工過程的信息，可以確切地獲知注視點、注視順序、注視停留時間，以及這種注視行為是如何與患者當時的人際反應相聯(lián)系的。這類研究的發(fā)現(xiàn)可用來訓練患者的正常注視行為，比如注視他人的眼睛來獲得交往中的重要信息。此外，Trepagnier還提到，虛擬現(xiàn)實技術除了可以呈現(xiàn)靜態(tài)的圖片，還可以呈現(xiàn)動態(tài)的面部表情。這有利于進一步研究自閉癥患者的注視行為，因為現(xiàn)實生活中人們的面部表情總是呈現(xiàn)動態(tài)的。在隨后的一項研究中，Trepagnier等使用安裝了眼睛注視追蹤系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實技術對自閉癥患兒的面部再認進行了研究，發(fā)現(xiàn)自閉癥患兒成績低于控制組，而且與控制組相比，自閉癥患兒更少將注視停留在面部中央。

　　4、問題與展望

　　將虛擬現(xiàn)實技術應用于自閉癥患者的治療和干預已取得了一定的成果，為增進對自閉癥的理解與干預提供了一種有效的手段和工具。但此領域的研究仍處于新生時期，一些問題需要加以注意。

　　首先，注意虛擬現(xiàn)實技術使用與現(xiàn)實生活相結(jié)合。不論應用何種治療與教育方式，其最終的目的都是提高自閉癥患者在社會生活中各方面的適應性。虛擬現(xiàn)實技術由于具有情境虛擬性的特點，尤其需要將對它的應用與現(xiàn)實生活結(jié)合起來。必須要注意虛擬現(xiàn)實技術不能成為自閉癥患者與他人互動和娛樂的一種替代工具J。在虛擬環(huán)境中學得的技能、得到發(fā)展的認知能力需要在真實的社會情境中進行檢驗并進一步訓練與發(fā)展。這是將虛擬現(xiàn)實技術應用于自閉癥治療的研究與實踐運用首先應注意的一個問題。

　　第二，注意將虛擬現(xiàn)實技術與其他的治療方法相結(jié)合。虛擬現(xiàn)實技術作為一種現(xiàn)代計算機領域的高科技技術，是治療自閉癥的一個新工具。在實際應用時，可將它與其他的治療方法結(jié)合起來加以運用。如Austin等]就嘗試將虛擬現(xiàn)實技術與催眠療法結(jié)合為虛擬現(xiàn)實催眠療法(virtualrealityhypnosis，Ⅵm)來對2名自閉癥青少年進行治療，他們的父母認為這種特殊的治療模式具有相當?shù)闹委煗摿Αμ摂M現(xiàn)實技術的應用并不意味著對自閉癥治療的現(xiàn)有方法的替代，而是使現(xiàn)有方法得以豐富與擴展。結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術的治療是自閉癥治療的一個新的發(fā)展方向。

　　第三，重視輔導者的作用l1。在對自閉癥患者進行相關技能(如社會技能)進行學習訓練時，理想的目標是讓其對行為背后潛在的概念也能理解。雖然自閉癥患者可以掌握一些行為規(guī)則，但他們對行為的原因卻難以把握，這在一定程度上限制了所學行為規(guī)則的用處及其遷移。因而，輔導者在幫助自閉癥患者使用虛擬現(xiàn)實技術學習相關技能時的促進作用不容忽視。輔導者是整個學習過程的一個必要組成部分，他們幫助自閉癥患者來理解情境中發(fā)生了什么，以據(jù)此令其作出適當?shù)姆磻Ｋ?，在應用虛擬現(xiàn)實技術進行學習訓練之前，要對輔導者的角色作出充分的計劃與準備，將對輔導者角色的安排納入到整個訓練設計之中，以提高治療效果。

　　第四，增強行為的真實性L1。在單用戶的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，由于在任何時刻都只有一個用戶能進行操作，虛擬場景中的其他虛擬人物的行為都是預先由程序設計好了的，這會使得用戶感到虛擬人物的行為缺乏真實性，這在一項對自閉癥患兒的研究中有所報告。因而，增強虛擬人物的行為真實性是虛擬現(xiàn)實技術需要完善的一個方面。有人曾對自閉癥青少年應用多用戶的合作性虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)作了探索性的實驗研究。合作性虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是一個分布的計算機支持的虛擬空間，在其中，多個用戶能通過化身與其他用戶進行互動，這使得在虛擬場景中發(fā)生的行為具有很高的真實性。開發(fā)諸如此類的技術，增強使用者在虛擬環(huán)境中的真實感受是未來在技術層面上需要進一步發(fā)展的一個方向。