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[spa] Este trabajo de investigación se basa en el diseño, desarrollo y aplicación de un recurso digital innovador como material didáctico para las asignaturas de Ciencias Sociales de ESO e Historia del Mundo Contemporáneo de Bachillerato. Concretamente, se trata de un serious game, un videojuego con finalidad didáctica sobre la Primera Revolución Industrial, resultado de un proceso de gamificación de los contenidos históricos, empleando la tecnología inmersiva de la realidad virtual. Tomando como punto de partida el aparente desinterés y percepción de poca utilidad que los estudiantes de secundaria sienten hacia asignaturas como Historia, se pretende comprobar la incidencia que tienen en este hecho los recursos utilizados y la forma de presentar los contenidos. Se trata de factores que han experimentado muy pocos cambios a lo largo de la historia, a pesar de que los estudiantes del siglo XXI viven inmersos en una sociedad digital y de la información. Este estudio propone el desarrollo de un recurso didáctico innovador que sea capaz de presentar los contenidos históricos de una forma que conecte más eficazmente con los estudiantes, en términos de atractivo, interacción e inmersión. Para ello se combinarán dos elementos: por un lado, el uso de la gamificación, entendida como la utilización de elementos de juego y técnicas de diseño de juegos en contextos no lúdicos para motivar acciones y promover el aprendizaje. Por otro lado, la utilización de la tecnología inmersiva de realidad virtual, que permite transportar al usuario a entornos virtuales de 360° con altos niveles de libertad e interacción. Gracias a esta tecnología es posible que aparezca la sensación de presencia, descrita como la sensación percibida de estar presente en un lugar en el que realmente no se está, y los beneficios asociados a este concepto en la asimilación de contenidos y mejora de habilidades. Para llevar a cabo esta investigación se ha pasado por el proceso completo de conceptualización, diseño y desarrollo de este recurso tecnológico, trabajando en colaboración con un estudio de diseño de videojuegos, y con la premisa de que su aplicación suponga el menor coste para los centros de educación secundaria en términos de recursos materiales. El planteamiento metodológico de este trabajo tiene una orientación etnográfica de corte trasversal, y se han recopilado tanto datos de tipo cuantitativo como cualitativo. El trabajo de campo, basado en la aplicación del recurso, se ha llevado a cabo en cinco centros de educación secundaria con alumnado de condiciones socioeconómicas y culturales diversas, ubicados en la comunidad autónoma de Cataluña (n=159), y combinando alumnado de cuarto curso de ESO (n=49) y de primer curso de Bachillerato (n=110). Los resultados obtenidos muestran que el uso del videojuego de realidad virtual como complemento didáctico en las asignaturas de Ciencias Sociales e Historia del Mundo Contemporáneo tiene una incidencia clara a la hora de producir mayores niveles de motivación e interés hacia las asignaturas. Asimismo, contribuye a producir un aprendizaje significativo de los contenidos, y una vívida sensación de inmersión en los contextos históricos representados en él. Los estudiantes de secundaria lo consideran un recurso útil que debería ser utilizado con más frecuencia y en más asignaturas., [eng] This investigation project is based on the design, development, and application of an innovative digital resource as a teaching aid for the Social Sciences subject in high school education, ages 12 to 16 (ESO), and History of the Modern World in sixth form, ages 16 to 18 (Bachillerato). More specifically, it is a serious game, a videogame with teaching or didactic purposes on the First Industrial Revolution, which is the result of a gamification process of historic content, using virtual reality immersive technology. Taking into account Secondary students’ apparent disinterest and perception that subjects such as History are useless, the aim is to verify the incidence of the used resources as well as the way the content is presented. These are factors that have experienced very few changes during the past centuries, even though 21st century students live immersed in a digital and informational society. This study proposes the development of an innovative teaching aid that is able to present historic content in a way that connects in a more efficient way with students, in terms of being appealing, interaction and immersion. To do so, several elements have been combined: on the one hand, the use of gamification understood as the use of game elements and game design techniques in non-game contexts to motivate actions and promote learning. On the other hand, the use of virtual reality immersive technology, which allows the user to be transported to 360° virtual surroundings with a high grade of liberty and interaction. Thanks to this technology, the sense of presence may arise, understood as the perceived feeling of being in a place in which one is not really there, and the associated benefits to this concept in the absorption of content and skills improvement. To fulfill this investigation, there has been a process of complete conceptualization, design, and development of this technological resource, working in collaboration with a videogame design studio, and with the premise that their application should entail the least possible cost for secondary schools in terms of material resources. The methodological approach of this work has a transverse ethnographic approach and both quantitative and qualitative data has been compiled. The fieldwork, based on the application of this resource, has been unfolded throughout five secondary educational centers with diverse socio-economic and cultural backgrounds, located in the autonomous community of Catalonia (n=159), and combined students in fourth year of ESO (n=49) and the first year of Bachillerato (n=110). The obtained results show that the use of virtual reality video games as a teaching aid in the subjects of Social Sciences and History of the Modern World have a clear incidence when producing significantly higher levels of content learning, and a vivid sensation of immersion in the historic contexts represented in them. The secondary students consider this a useful resource that should be used more frequently and in more subjects.

[spa] La Fibromialgia (FM) es un trastorno que cursa con dolor crónico generalizado, fatiga, problemas para conciliar y mantener el sueño y problemas de atención y memoria. Además, el dolor está influenciado por diversos factores como el ejercicio físico, la ansiedad, el estado de ánimo, el catastrofismo, la autoeficacia y el afrontamiento. Los tratamientos actuales están dirigidos a paliar la sintomatología de la FM. Las tres intervenciones eficaces son el tratamiento farmacológico, el tratamiento cognitivo- conductual (TCC) y el ejercicio físico. Se desarrolló un entorno de realidad virtual (RV) para representar tanto de la percepción del dolor como la ausencia del dolor con la finalidad de poder establecer una continuidad entre ambas representaciones. El paciente pudo visualizar la percepción de dolor como un gradiente, facilitándole la conceptualización del dolor como una variable continua, no como una categórica. Esta conceptualización del dolor permitió definir el dolor operativamente y generar metas de tratamiento más realistas. Así, el paciente tenía como objetivo la reducción del dolor, no la extinción. En la presente tesis se elaboraron cuatro estudios que tenían la finalidad de desarrollar un entorno virtual que pudiera representar el dolor, validar que dicho entorno para medir el dolor y adjuntarlo en una intervención para valorar si se obtenía una mejoría terapéutica. El primero se centró en realizar un análisis exploratorio para poder extraer los factores relevantes en la descripción del dolor y de la ausencia de dolor. Los resultados de este estudio indicaron que tenía una elevada relevancia el color en el que la persona imaginaba el dolor. Así mismo, también tiene mucha importancia la capacidad de movimiento de la persona, dado que una elevada intensidad de dolor reduce el movimiento. Mediante los resultados del primer estudio, se elaboró el programa informático específico para afrontar y reducir el dolor percibido por pacientes con FM: VirtualPain. El segundo estudio se centró en la validación del programa informático con personas sanas a las cuales se les indujo dolor experimental a fin de conocer si las características del programa informático tenían la capacidad de representar y cuantificar la percepción del dolor. Los resultados mostraron que las tres características del programa informático (el color, el movimiento y el sonido) correlacionaron con la intensidad del dolor. El tercer estudio tuvo como objetivo validar VirtualPain con una muestra compuesta por pacientes con FM para ver si las características de VirtualPain correlacionaban con el dolor de la FM y con la ansiedad ante el dolor, el catastrofismo y la autoeficacia ante el dolor. Se observó que todas las características de VirtualPain correlacionaban con el dolor, la ansiedad, el catastrofismo y la autoeficacia. Con ambos estudios se pudo concluir que las características de VirtualPain fueron capaces de representar la percepción del dolor y cuantificar su intensidad. Finalmente, el cuarto estudio se centró en incluir el sistema informático desarrollado en un TCC a fin de valorar si su adjunción potenciaba los beneficios del TCC. Los pacientes con FM se aleatorizaron en dos grupos de intervención: TCC con VirtualPain y TCC con un sistema informático control. Los resultados de la intervención mostraron que en ambos grupos se reducía la intensidad del dolor, la ansiedad, el catastrofismo y el miedo al movimiento y aumentaba la autoeficacia. En conclusión, VirtualPain mostró ser una herramienta válida para representar el dolor percibido y cuantificar la intensidad del mismo. Al adjuntarlo en una intervención con TCC no se encontró una mayor eficacia que al aplicar sólo TCC. catastrofismo y la autoeficacia. Con ambos estudios se pudo concluir que las características de VirtualPain fueron capaces de representar la percepción del dolor y cuantificar su intensidad. Finalmente, el cuarto estudio se centró en incluir el sistema informático desarrollado en un TCC a fin de valorar si su adjunción potenciaba los beneficios del TCC. Los pacientes con FM se aleatorizaron en dos grupos de intervención: TCC con VirtualPain y TCC con un sistema informático control. Los resultados de la intervención mostraron que en ambos grupos se reducía la intensidad del dolor, la ansiedad, el catastrofismo y el miedo al movimiento y aumentaba la autoeficacia. En conclusión, VirtualPain mostró ser una herramienta válida para representar el dolor percibido y cuantificar la intensidad del mismo. Al adjuntarlo en una intervención con TCC no se encontró una mayor eficacia que al aplicar sólo TCC., [eng] Fibromyalgia (FM) is a syndrome which causes generalized chronic pain, fatigue, problems to reconciling and maintaining sleep and attention, and memory problems. Furthermore, pain is influenced by other factors such as physical exercise, anxiety, mood, catastrophism, self- efficacy and coping with it. Current treatments are focused to reduce symptomatology of FM. The three effective ones are pharmacological treatment, cognitive-behavioral treatment (CBT) and physical exercise. A Virtual Reality environment (VR) was developed to represent both the perception of pain and the absence of pain, so a continuum between both representations could be established. The patient was able to visualize the perception of pain as a gradient, easing the conceptualization of pain as a continuous variable, not as a categorical one. This conceptualization of pain allowed to define pain operationally and generated more realistic treatment goals. Thus, the patient aimed to decrease pain, not pain extinction. On this thesis four studies were proposed in order to make a virtual environment that could represent pain, validate that the environment was valid to measure pain, and using this environment on an intervention to assess its efficacy. First one was aimed to make an exploratory analysis to extract relevant factors of the description of pain and absence of pain. The results of this study indicated that the color in which the person imagined the color had a highly relevance. Likewise, the person's ability to move is also very important, since a high pain intensity reduces movement. By using the results of the first study, the specific computer program was developed to face and reduce the pain perceived by patients with FM: VirtualPain. The second study focused on the validation of the computer program with healthy people who were induced experimental pain, in order to validate if the characteristics of the computer program had the ability to represent and quantify the perception of pain. The results showed the three characteristics of the computer program (color, movement and sound) correlated with pain intensity. The third study aimed to validate VirtualPain with a sample composed by FM patients to see if the characteristics of VirtualPain correlated with FM pain and anxiety over pain, catastrophism and self-efficacy against pain. It was observed that all the characteristics of the computer system correlated with pain, anxiety, catastrophism and self-efficacy against pain. It was also observed that all the characteristics of VirtualPain correlated with pain, anxiety, catastrophism and self-efficacy. With both studies it can be concluded that VirtualPain characteristics were able to represent the perception of pain and quantify its intensity. Finally, the fourth study focused on including the developed computer on a CBT therapy in order to assess whether its attachment enhanced the benefits of CBT. Patients with FM were randomized into two intervention groups: CBT with VirtualPain and CBT with a computerized control system. The results of the intervention showed that in both groups pain intensity, anxiety, catastrophism and fear of movement were reduced and self-efficacy increased. In conclusion, VirtualPain proved to be a valid tool to represent the perception of pain and quantify its intensity. When attached to a CBT intervention no improvement in its efficacy was found.

[eng] One fundamental aspect of the human brain is that it is highly shaped by experience and interaction with the surrounding environment. Signals coming from different sensory streams are integrated to create a coherent representation of the environment and of the “self”, as a part of this environment. The boundaries of the self are defined through the constant and dynamic exchanges between an individual and their physical and social environment. Self-perception and self-representation are complex processes that seem to be linked to perception and representation of others. We know that humans experience a sense of self-awareness, but the neural bases of this phenomenon are not clearly understood yet. In this thesis we focus on three different aspects of the “self” as a dynamic process: body representation, social identity, and conceptual representation of a personal problem. We report on three behavioural studies using immersive virtual reality that demonstrate how self-representation is highly influenced by social feedback. In the first experiment, we re-created a virtual representation of the internal image participants had of their own body shape. We also re-created a virtual body corresponding to their ideal body shape, and another virtual body representing their real body shape. Participants saw the three different virtual bodies from a first-person perspective and from a third-person perspective and they had to evaluate the appearance of those virtual bodies. We observed that female participants evaluated their real body as more attractive when they saw it from a third-person perspective, and that their level of body dissatisfaction was lower after the experimental procedure. We believe that third-person perspective allowed female participants to perceive their real body shape without applying the negative prior beliefs usually associated to the “self”, and that this resulted in a more positive evaluation of their body shape. In the second experiment, we showed how the influence of a group can determine behaviour of an individual. We created a social situation of verbal harassment in virtual reality, and embodied participants in different agents of that scene. In one condition, participants experienced the scene from the perspective of the victim (female avatar). In the other condition, participants saw the situation from the perspective of a member of the group of males performing the harassment (in-group condition). One week later, participants went through a virtual reproduction of the Milgram experiment, and we measured their behaviour in terms of the number of shocks they would give to the victim (again a female avatar). All participants were sitting with a group of three virtual experimenters (male avatars), who were instructing them to give shocks to the victim until the end of the procedure. Our results show that participants of the in-group condition, behaved according to the instructions received from the virtual experimenters, and were more likely to finish the procedure. We argue that social feedback and group influence is critical in determining individual behaviour. In the third experiment, we show how subjective evaluation of a personal problem, can be modified by getting a third-person perspective of oneself. Participants were asked to describe a personal problem causing mid-level distress in their daily life and had the opportunity to discuss it, in virtual reality, with an avatar of Dr Sigmund Freud. In the experimental condition, participants were embodied alternatively in their own virtual avatar and in the virtual body of Freud, allowing them to enter in a “self-conversation”. In the control condition, participants were embodied in their own virtual body, and received general counselling from the avatar of Freud. Our results show that the self- conversation condition helped participants to get a new perspective on their problem, leading them to get a better understanding of it and new ideas on how to solve it. Participants in the self-conversation condition also reported less negative automatic thoughts after their experience in virtual reality. We believe that the psychological distance given by the third-person perspective, allowed participants to get a more rational understanding of their situation. Overall, we demonstrate in this thesis, that self-perception, self-representation, self- evaluation and behavioral responses are highly influenced by social feedback. We show that third-person perspective enables to decrease negative bias in self-evaluation. We hope to be able to develop those findings in future clinical applications of immersive virtual reality., [spa] Uno de los aspectos fundamentales del cerebro humano es que está formado, en gran parte, por la experiencia de uno y su interacción con el entorno que le rodea. Señales provenientes de varios canales sensoriales están integradas para crear una representación coherente del entorno y de uno mismo, como parte de este entorno. Los límites de un individuo se definen a través de los intercambios constantes y dinámicos entre éste y su entorno físico y social. La percepción y la representación de uno mismo son procesos complejos que parecen estar vinculados a la percepción y representación de los demás. Sabemos que los humanos sienten una conciencia de sí mismos pero las bases neuronales de este fenómeno no están claramente definidas aún. En esta tesis nos focalizamos en tres aspectos diferentes del sentido de uno mismo como proceso dinámico: la representación corporal, la identidad social, y la representación conceptual de un problema personal. Relatamos tres experimentos comportamentales utilizando realidad virtual inmersiva, teniendo como objetivo demostrar el impacto del “feedback” social en la representación de uno mismo. En el primer experimento, recreamos una representación virtual de la imagen corporal interna de los participantes. También recreamos un cuerpo virtual representando su figura ideal y otro cuerpo virtual representando su figura real. Los participantes vieron los tres cuerpos virtuales desde una perspectiva en “primera persona” y desde una perspectiva en “tercera persona” y tuvieron que evaluar la apariencia de los cuerpos virtuales. Observamos que las mujeres evaluaron su figura real como más atractiva cuando la vieron desde una perspectiva externa (en tercera persona), también su nivel de insatisfacción corporal era menor después del procedimiento experimental. Pensamos que el hecho de percibir su cuerpo real desde una perspectiva externa permitió a las participantes femeninas no aplicar las creencias negativas usualmente asociadas a su percepción de ellas misma, y pensamos que esto resultó en una evaluación más positiva de su forma corporal. En el segundo experimento, mostramos cómo la influencia de un grupo puede determinar el comportamiento de un individuo. Creamos, en realidad virtual, una situación social de acoso verbal en la que el participante fue personificado (“embodied”) en varios agentes de la escena. En una condición, los participantes experimentaron la escena desde el punto de vista de la víctima (avatar femenino). En la otra condición, los participantes vieron la situación desde la perspectiva de un miembro del grupo de hombres acosando a la mujer (condición “in-group”). Una semana después, los participantes experimentaron una reproducción virtual del experimento de Milgram y medimos su comportamiento en términos del número de choques eléctricos que dieron a la víctima (otra vez un avatar femenino). Todos los participantes estaban sentados con un grupo de tres experimentadores virtuales (avatares masculinos) que les daban la instrucción de enviar choques a la víctima hasta el final del procedimiento. Nuestros resultados enseñan que los participantes de la condición “in-group” se comportaron siguiendo las instrucciones de los experimentadores virtuales, y fueron más propensos a terminar el procedimiento. Argumentamos que el “feedback” social y la influencia de un grupo son definitivos a la hora de determinar el comportamiento de un individuo. En el tercer experimento, mostramos cómo la evaluación subjetiva de un problema personal puede ser cambiada al tener una perspectiva externa de uno mismo. Pedimos a los participantes que describiesen un problema personal que les causara un nivel medio de angustia en su vida diaria para que tuvieran la oportunidad de hablarlo, en realidad virtual, con un avatar del Dr. Sigmund Freud. En la condición experimental, los participantes fueron personificados (“embodied”) en su propio avatar virtual y en el cuerpo virtual de Freud, permitiéndoles entrar en una conversación con ellos mismo (“self-conversation”). En la condición control, los participantes fueron “embodied” en su propio cuerpo virtual y el avatar de Freud les daba consejos generales sobre su problema. Nuestros resultados muestran que la condición de “self-conversation” ayudó a los participantes a tener una nueva perspectiva sobre su problema, y que los llevó a entenderlo mejor y a tener nuevas ideas sobre cómo solucionarlo. Los participantes en la condición de “self-conversation” también reportaron menos pensamientos negativos automáticos después de su experiencia en la realidad virtual. Pensamos que la perspectiva externa les dio una distancia psicológica hacia su problema y les permitió entenderlo de manera más racional. En esta tesis demostramos que la percepción, la representación y la evaluación de uno mismo están altamente influenciadas por los intercambios sociales (“social feedback”). Mostramos que la perspectiva externa de un individuo sobre sí mismo (en tercera persona) permite disminuir el sesgo negativo en su autoevaluación. Esperamos poder desarrollar estos resultados en futuras aplicaciones clínicas de la realidad virtual.

Body ownership refers to the experience that this body is my body and is closely linked to consciousness. Multisensory integration processes play an important role in body ownership as shown in the rubber hand illusion, which induces the illusory experience that a rubber hand is part of one's own body. Illusions of body ownership can also be experienced in immersive virtual reality (VR), which was used in all three experiments of this thesis. The first experiment of this thesis aimed at investigating some of the underlying mechanisms of body ownership. Specifically we were interested whether the body ownership illusion fluctuates over time and if so, whether these fluctuations are related to spontaneous brain activity. The second experiment aimed at investigating the relation between body ownership illusions and pain perception. Looking at one's own body has been demonstrated to have analgesic properties. This well-known effect in people's real hand has been studied in illusory owned hands with contradictory results. It has been replicated in VR-embodiment, but there are controversial findings in the rubber hand illusion. One crucial difference between the rubber hand illusion and VR-embodiment is that in VR real and virtual hand can be colocated while this is not possible in the rubber hand illusion. We were interested whether the distance between real and surrogate hand can explain controversial findings in the literature. When people experience high levels of body ownership over a virtual body, they can also feel agency over the actions of that virtual body. Agency has been described as result of a matching between predicted and actual sensory feedback of a planned motor action, a process involving motor areas. However, situations in which strong body ownership gives us the illusion of agency, raise the question of the involvement of motor areas in the sense of agency. In the third experiment of this thesis we explored this question in the context of brain computer interfaces (BCI). All together these experiments investigated underlying processes of body ownership and its influences on pain perception and agency. The findings have implications in pain management and neurological rehabilitation.

[eng] This thesis aim to test the effectiveness of an immersive virtual reality set-up by using an embodied virtual body in neurorehabilitation, specifically for motor and chronic pain disorders. More specifically, my first study entitled: Motor-cognitive training through Immersive Virtual Reality during the immobilization period in distal radius fracture patients, aims to investigate whether an upper limb immersive virtual reality (IVR) training program, may improve the motor and functional ability of a fractured arm in 54 distal radius fracture (DRF) patients during the immobilization period. With this intention, we compared 6 weeks of our IVR training group (n=20), with 6 weeks of a non-IVR training group (n=20), and with another conventional rehabilitation group (n=14), during the immobilization period. We observed that through our training program patients in the IVR training group reached a better motor-functional ability of the fractured arm after cast removal, compared to the patients in the control groups: non-immersive virtual reality group and conventional rehabilitation group. Finally, patients in the IVR training group presented better results in the follow-up (6 weeks later) compared to the control groups, especially in the wrist range of motion. Secondly, we wanted to investigate the effects of the upper limb IVR training program in chronic stroke patients without arm mobility with a case study: Using immersive virtual reality to rehabilitate the paretic upper limb in chronic stroke patients. In that case study, we tested the IVR program in three chronic stroke patients. To this aim all three chronic stroke patients, underwent two IVR training periods during 5 weeks every day, with a 3 weeks period of pause between the two training periods. After the first training period we found improvements in motor recovery of the paretic arm, as well as in the cognitive capability and quality of life of all three chronic stroke patients. Further, we observe that the motor-cognitive improvements obtained after the first IVR training period remained over time, during the period of pause. However, the second IVR training period was not effective to further enhance motor and cognitive improvements. Further, a pre-post brain imaging analysis by using resting state and diffusor tension imaging (DTI) techniques, allowed us to identify the underpinning neuroplastic changes following the first IVR training, that were mainly found at the cerebellum from a functional connectivity point of view, and in the primary motor cortex from an structural point of view, in all three chronic stroke patients. Finally, the last study of this thesis entitled: Immersive virtual reality reliefs pain in patients with complex regional pain syndrome type I but not with peripheral nerve injury, aimed to investigate whether varying properties of a virtual arm co-located with the real arm modulated pain ratings in patients with chronic arm/hand pain due to complex regional pain syndrome (CRPS) type I (without nerve injury) or peripheral nerve injury (PNI). CRPS (n=9) and PNI (n=10) patients were immersed in VR and the virtual arm was shown at four transparency levels (transparency test) and three sizes (size test). We evaluated pain ratings throughout the conditions and assessed the virtual experience, finding that patients with chronic pain can achieve levels of ownership and agency over a virtual arm similar to healthy participants. All seven conditions globally decreased pain ratings to half. Increasing transparency decreased pain in CRPS but did the opposite in PNI, while increasing size slightly increased pain ratings only in CRPS. In overall my doctoral thesis pave the way to the use of embodiment through an IVR set-up in neurorehabilitation following the principles of body illusions for rehabilitation., [spa] La presente tesis pretende hacer una breve revisión de las diferentes técnicas de integración multisensorial en rehabilitación utilizando principalmente el feedback visual y que han llevado a la implementación de la realidad virtual como herramienta terapéutica. Actualmente, la realidad virtual está adquiriendo un papel importante en el campo de la rehabilitación, y en específico en el campo de la neurorehabilitación para el tratamiento de alteraciones motoras, cognitivas y síndromes dolorosos. Sin embargo, todavía es una incógnita cuál es la manera más efectiva de aplicarla y que pacientes se pueden beneficiar en mayor grado de ella. Por esta razón, en esta tesis doctoral se presentan tres diferentes estudios en los cuales se aplica el uso de un sistema de realidad virtual immersiva, generando la ilusión de posesión de un cuerpo virtual. Específicamente, el primer estudio está realizado con pacientes ortopédicos. El segundo estudio es un caso estudio realizado con tres pacientes neurológicos, y el tercer estudio está realizado con un grupo de pacientes que sufren dolor crónico neuropático. En los tres estudios, se demuestra que el hecho de generar la ilusión de posesión de un cuerpo virtual mediante el uso de un sistema de realidad virtual immersiva, permite mejorar déficits motores, cognitivos y dolorosos en diferentes patologías. Esta tesis doctoral abre el camino a la introducción de nuevas técnicas de tratamiento en el campo de la neurorehablitación mediante el uso de técnicas de integración multisensorial, como los sistemas de realidad virtual immersiva.

[eng] Over the past two decades extensive research in experimental psychology, cognitive neuroscience, and virtual reality has provided evidence for the malleability of our brain's body representation. It has been shown that a person's body can be substituted by a life-sized artificial one, resulting in a perceptual illusion of body ownership over the fake body. Interestingly, several studies have shown that when people are virtually represented with a body different to their own, they exhibit behaviours associated with attributes pertaining to that body. In the research described here we exploited Immersive Virtual Reality to induce body ownership illusions over distinct virtual bodies. We examined how an altered self-representation can influence one's self-perception, perception of the environment, and implicit biases. To this end, we carried out two experimental studies to investigate embodiment of adults in a child virtual body, and a different race virtual body. Moreover, we tested whether it is possible to induce illusory agency over specific actions that are not carried out by the participants themselves. In the Virtual Child Body study, we embodied adults both as a 4-year-old child, and as an adult scaled-down to the same height as the child. The results showed that embodiment in the child body led to a significant overestimation of object sizes, which was approximately double the overestimation of those embodied in the adult body. Moreover, embodiment in the child resulted in changes in implicit attitudes about the self towards being child-like. These findings were diminished under asynchronous visuomotor correlations, providing further proof for the importance of visuomotor contingencies in producing body ownership illusions. Our findings extend and enrich previous research, yielding additional evidence of the malleability of our body representation. In the Racial Bias study, we aimed to explore how the type of body can influence racial discrimination, by embodying white people in a black virtual body. Previous research has shown that this type of embodiment can lead to a reduction of implicit racial bias, but its long-term effects were unknown. Here we tested whether this reduction in implicit bias can (a) be replicated, (b) it can last for at least one week, and (c) it is enhanced by multiple exposures. Participants were immersed in a virtual scenario between one and three times, each separated by two days, and implicit bias was measured one week before their first exposure, and one week after their last. The results showed that implicit bias decreased more for those with the black virtual body than the white, even a week after their virtual exposure, and irrespective of the number of exposures. In the Illusory Speaking study, we explored the possibility of inducing illusory agency over an action that participants did not carry out themselves. We describe a set of experiments, where under appropriate sensorimotor contingencies, we induce a subjective illusion of agency over the participants' speaking virtual body, as if they had been themselves speaking. When participants were asked to speak after this exposure, they shifted the fundamental frequency of their utterances towards that of the stimulus voice of the virtual body. We argue that these findings can be reconciled with current theories of agency, provided that the critical role of both ownership and actual agency over the virtual body are taken into account. Overall, our studies expand previous evidence for the malleability of our body representation, demonstrating how it is possible to induce ownership illusions over a child body, a different race body, or even a speaking body. Notably, we provide evidence of how body ownership and agency over the virtual body result in powerful, lasting changes in perceptual and cognitive processing, having the potential of compelling applications in psychology and neuroscience., [spa] Durante las dos últimas décadas se ha llevado a cabo una amplia investigación que ha permitido descubrir la maleabilidad de la nuestra representación corporal. Se ha demostrado que nuestro cuerpo puede ser sustituido por uno artificial de tamaño real, dando lugar a una ilusión perceptual de posesión de un cuerpo falso (Body Ownership). En la investigación descrita en esta tesis hemos empleado Realidad Virtual Inmersiva con el fin de inducir ilusiones de Body Ownership sobre cuerpos muy diversos. En el estudio del Nino Virtual, ponemos adultos en el cuerpo de un niño, o bien en el de un adulto re-escalado para tener la misma altura que el niño. Los resultados evidencian que la ilusión en el cuerpo del niño conllevó una sobreestimación significativa del tamaño de objetos, la cual era aproximadamente el doble de la estimación dada en el caso del cuerpo del adulto. Además, en el caso del niño virtual la ilusión dio lugar a cambios en la actitud implícita propia hacia un carácter más infantil. En el estudio de la Discriminación Racial, exploramos el modo en que el tipo de cuerpo puede influir en la discriminación racial, poniendo a gente de piel de color blanca en un cuerpo de piel de color negra. En estudios anteriores se ha demostrado que este tipo de ilusión corporal puede conllevar una reducción del sesgo racial implícito. Aquí evaluamos si tal reducción en el sesgo implícito puede a) ser replicada, b) puede durar al menos una semana, y c) se ve incrementada después de múltiples exposiciones. Los resultados muestran que el sesgo implícito disminuyó más en el caso de aquellos participantes que tengan el cuerpo virtual de piel negra incluso una semana después de la exposición virtual. En el estudio de la Ilusión de Hablar exploramos la posibilidad de inducir en los participantes una ilusión de agencia sobre una acción que ellos no llevaron a cabo. Describimos una serie de experimentos donde logramos una ilusión subjetiva de agencia sobre el habla del cuerpo virtual del participante, tal y como si ellos hubieran estado hablando. Cuando pedimos a los participantes que hablaran después de la exposición, modularon la frecuencia fundamental de su tono de voz en la dirección de la voz del cuerpo virtual.

It has been shown that with appropriate multisensory stimulation an illusion of owning an artificial object as part of their own body can be induced in people. Such body ownership illusions have been shown to occur with artificial limbs, such as rubber hands, and even entire artificial or virtual bodies. Although extensive research has been carried out regarding full body ownership illusions with mannequins and virtual bodies, few studies exist that apply this concept to humanoid robots. On the other hand, extensive research has been carried out with robots in terms of telepresence and remote manipulation of the robot, known as teleoperation. Combining these concepts would give rise to a highly immersive, embodied experience in a humanoid robot located at a remote physical location, which holds great potential in terms of real-world applications. In this thesis, we aim to apply this phenomenon of full body ownership illusions in the context of humanoid robots, and to develop real-world applications where this technology could be beneficial. More specifically, by relying on knowledge gained from previous studies regarding body ownership illusions, we investigated whether it is possible to elicit this illusion with a humanoid robot. In addition, we developed a system in the context of telepresence robots, where the participant is embodied in a humanoid robot that is present in a different physical location, and can use this robotic body to interact with the remote environment. To test the functionality of the system and to gain an understanding of body ownership illusions with robots, we carried out two experimental studies and one case-study of a demonstration of the system as a real-world application. In the Brain-Computer Interface versus Eye Tracker study, we used our system to investigate whether it was possible to induce a full body ownership illusion over a humanoid robot with a highly ‘robotic’ appearance. In addition, we compared two different abstract methods of control, a Steady-State Visually Evoked Potential (SSVEP) based Brain-Computer Interface and eye-tracking, in an immersive environment to drive the robot. This was done mainly as a motivation for developing a prototype of a system that could be used by disabled patients. Our results showed that a feeling of body ownership illusion and agency can be induced, even though the postures between participants and the embodied robot were incongruent (the participant was sitting, while the robot was standing). Additionally, both BCI and eye tracking were reported to be suitable methods of control, although the degree of body ownership illusion was influenced by the control method, with higher scores of ownership reported for the BCI condition. In the Tele-Immersive Journalism case study, we used the same system as above, but with the added capability of letting the participant control the robot body by moving their own body. Since in this case we provided synchronous visuomotor correlations with the robotic body we expected this to result in an even higher level of body ownership illusion. By making the robot body the source of their associated sensations we simulate a type of virtual teleportation. We applied this system successfully to the context of journalism, where a journalist could be embodied in a humanoid robot located in a remote destination and carry out interviews through their robotic body. We provide a case-study where the system was used by several journalists to report news about the system itself as well as for reporting other stories. In the Multi-Destination Beaming study, we extended the functionality of the system to include three destinations. The aim of the study was to investigate whether participants could cope with being in three places at same time, and embodied in three different surrogate bodies. We had two physical destinations with one robot in each, and a third virtual destination where the participant would be embodied in a virtual body. The results indicate that the system was physically and psychologically comfortable, and was rated highly by participants in terms of usability in real world. Additionally, high feelings of body ownership illusion and agency were reported, which were not influenced by the robot type. This provides us with clues regarding body ownership illusion with humanoid robots of different dimensions, along with insight about self-localisation and multilocation. Overall, our results show that it is possible to elicit a full body ownership illusion over humanoid robotic bodies. The studies presented here advance the current theoretical framework of body representation, agency and self-perception by providing information about various factors that may affect the illusion of body ownership, such as a highly robotic appearance of the artificial body, having indirect methods of control, or even being simultaneously embodied in three different bodies. Additionally, the setup described can also be used to great effect for highly immersive remote robotic embodiment applications, such as one demonstrated here in the field of journalism., Se ha demostrado que con la estimulación multisensorial adecuada es posible inducir la ilusión de apropiación de un objeto artificial como parte del propio cuerpo. Tales ilusiones de apropiación corporal han demostrado ser posibles sobre extremidades artificiales, como por ejemplo manos de goma, e incluso cuerpos enteros tanto artificiales como virtuales. Aunque se ha llevado a cabo una amplia investigación acerca de las ilusiones de apropiación corporal con maniquís y cuerpos virtuales, existen pocos estudios que apliquen este concepto a robots humanoides. Por otro lado, se ha llevado a cabo investigación extensa con robots por lo que respecta a la telepresencia y la manipulación remota del robot, también conocida como teleoperación. Combinar estos conceptos da lugar a una experiencia inmersiva de encarnación en un robot humanoide localizado en una posición física remota, cosa que acarrea un gran potencial por lo que respecta a las aplicaciones del mundo real. En esta tesis, pretendemos aplicar el fenómeno de las ilusiones de apropiación corporal al contexto de los robots humanoides, y desarrollar aplicaciones en el mundo real donde esta tecnología pueda ser beneficiosa. Más concretamente, mediante el conocimiento adquirido en los estudios previos relacionados con las ilusiones de apropiación corporal, investigamos si es posible inducir esta ilusión sobre un robot humanoide. Además, desarrollamos un sistema dentro del contexto de robots de telepresencia, donde el participante encarna un robot humanoide que está presente en una localización física diferente a la del participante, y puede usar el cuerpo robótico para interactuar con el entorno remoto. Con el objetivo de probar la funcionalidad del sistema y avanzar en el conocimiento de las ilusiones de encarnación corporal con robots, hemos llevado a cabo dos estudios experimentales y un caso práctico de una demostración del sistema como aplicación en el mundo real. En el estudio Interfaz Cerebro-Ordenador contra Rastreador Ocular, usamos nuestro sistema para investigar si era posible inducir una ilusión de apropiación corporal sobre un robot humanoide con una apariencia altamente `robótica'. Además, comparamos dos métodos abstractos de control diferentes, una interfaz cerebro-computadora (Brain-Computer Interface, BCI) basada en potenciales evocados visuales de estado estable (Steady-State Visually Evoked Potential, SSVEP) y un rastreador ocular, en un entorno inmersivo para dirigir un robot. Este estudio se realizó como motivación para desarrollar un prototipo de un sistema que pudiera ser usado por pacientes discapacitados. Nuestros resultados mostraron que es posible inducir una ilusión de apropiación y agencia corporal, aunque la postura del participante y la del robot sean incongruentes (el participante estaba sentado y el robot de pie). Además, tanto el método BCI como el rastreador ocular se mostraron como métodos válidos de control, aunque el grado de ilusión de apropiación corporal estuviera influenciado por el método de control, siendo la condición con BCI donde se obtuvo un mayor nivel de apropiación corporal. En el caso práctico Periodismo Tele-Inmersivo, usamos el mismo sistema que el descrito anteriormente, pero con la capacidad adicional de permitir al participante controlar el cuerpo del robot mediante el movimiento de su propio cuerpo. Teniendo en cuenta que en este caso añadíamos la correlación síncrona visuomotora con el cuerpo robótico, esperamos que esto conllevara un mayor nivel de ilusión de apropiación corporal. Haciendo que el cuerpo del robot sea el origen de las sensaciones asociadas pudimos simular un tipo de teleportación virtual. Aplicamos este sistema exitosamente al contexto del periodismo, en el cual un periodista podía encarnar un robot humanoide en una destinación remota y llevar a cabo entrevistas a través de su cuerpo robótico. Aportamos un caso práctico donde el sistema fue usado por varios periodistas para informar del mismo sistema entre otras historias. En el estudio Multi-Destino Beaming, ampliamos la funcionalidad del sistema incluyendo tres destinos posibles. El objetivo del estudio era investigar si los participantes podían enfrentarse al hecho de estar en tres lugares simultáneamente, y encarnar tres cuerpos sustitutos. Disponíamos de dos destinos físicos con un robot en cada uno, y un tercer destino virtual donde el participante encarnaba el cuerpo virtual. Los resultados indican que el sistema era cómodo tanto física como psicológicamente, y los participantes lo evaluaron altamente en términos de usabilidad en el mundo real. Asimismo, obtuvimos un nivel alto de ilusión de apropiación corporal y de agencia, sin ninguna influencia del tipo de robot. Esto nos provee información acerca de la ilusión de apropiación corporal con robots humanoides de dimensiones diversas, además de conocimiento sobre la propia localización y la multilocalización. En resumen, nuestros resultados demuestran que es posible inducir una ilusión de apropiación corporal sobre cuerpos robóticos humanoides. Los estudios presentados aquí dan un paso más en el marco teórico actual de la representación corporal, la agencia y la percepción de uno mismo mediante la información adquirida sobre diversos factores que pueden afectar la ilusión de apropiación corporal, tales como la apariencia altamente robótica del cuerpo artificial, métodos indirectos de control, o incluso estar encarnado simultáneamente en tres cuerpos distintos. Además, el equipo descrito también puede ser usado en aplicaciones altamente inmersivas de encarnación robótica remota, tales como la mostrada aquí en el campo del periodismo.

[spa] Múltiples estudios han demostrado que es posible sustituir el cuerpo de una persona por uno virtual produciendo ilusiones de posesión y agencia sobre este nuevo cuerpo. Los efectos y trazas de esta sustitución de cuerpos se pueden medir de manera subjetiva, a través del comportamiento del participante o a través de medidas fisiológicas objetivas. Sin embargo, restan por descubrir muchos de los mecanismos neurológicos subyacentes que provocan dichos efectos. Esta tesis pretende medir correlaciones neurofisiológicas de las ilusiones de posesión y agencia, y de esta manera contribuir al mayor conocimiento del funcionamiento de la representación corporal en el cerebro. Para ello realizamos una serie de estudios donde la representación del cuerpo humano y su actividad son externamente manipuladas de diversas maneras mediante estimulación multisensorial mientras se registra la correspondiente actividad cerebral mediante electroencefalografía (EEG). La estimulación multisensorial permite que humanos sanos puedan tener ilusiones de posesión y agencia sobre avatares (como si sus cuerpos hubieran sido perceptualmente sustituidos por cuerpos virtuales). Más en concreto, mediante el uso de Realidad Virtual (RV) los participantes tienen una perspectiva egocéntrica de un cuerpo yuxtapuesto al suyo (a través de cascos de realidad virtual estereoscópicos). A la vez que pueden mover este cuerpo mediante sistemas de rastreo del movimiento en tiempo real produciendo una estimulación visuo-motora síncrona. La combinación de la perspectiva en primera persona con la estimulación visuo-motora da como resultado una ilusión de posesión y control total del cuerpo virtual, a la que nos referimos como encarnación virtual. En este escenario exploramos las implicaciones de estas manipulaciones perceptuales en el cerebro mediante EEG. Planteamos un primer experimento con intención de validar si el cuerpo virtual se puede efectivamente reconocer como un sustituto viable del propio cuerpo a nivel del subconsciente. Tras exponer el cuerpo virtual a estímulos nocivos se halla una activación en la corteza motora de los participantes equivalente a la que sería de esperar en un escenario real. Este resultado-como-real hace indicar que los participantes ciertamente aceptan sus cuerpos virtuales dados como su propio cuerpo. En un segundo experimento se estudian las consecuencias de los mecanismos de agencia que nos proporcionan la consciencia de nuestras acciones corporales y motoras, a través de tecnologías de substitución virtual del cuerpo. Los participantes se someten a disrupciones esporádicas de sus acciones mientras realizan movimientos rápidos con su brazo. En algunas ocasiones, la mano virtual del participante se mueve autónomamente y en dirección contraria a la mano real del participante. Los resultados proporcionan evidencias de procesos neuronales específicos responsables de detectar disrupciones de agencia inducidas externamente. Asimismo, estos procesos neuronales se correlacionan con la ilusión de posesión del cuerpo medida a través de cuestionarios. Este estudio profundiza en las perspectivas actuales de los esquemas de agencia, proponiendo y demostrando la teoría existente de mecanismos de errores re-aferentes y de retro-alimentación que funcionan concurrentemente en el cerebro para detectar disrupciones de agencia. Se propone un tercer experimento para explorar las implicaciones de la apariencia externa del cuerpo virtual a la hora de auto-reconocerse. Diseñamos un experimento en el que los participantes se exponen a caras de avatares que se parecen a ellos, a un familiar o a una persona que no conocen. Los resultados muestran mecanismos subyacentes compartidos de auto-identificación de caras reales y virtuales en la corteza visual. En particular, las trazas neurofisiológicas muestran que las caras virtuales se clasifican igual que las reales (en contraste con lo que ocurre durante la clasificación de otros objetos como coches o flores). Además, la corteza visual diferencia niveles de familiaridad entre las caras virtuales. Contribuyendo así de manera novedosa a entender porque avatares con diferente apariencia tienen un impacto en el comportamiento de los participantes, y por ello siendo útil tanto para el campo de la realidad virtual como para el de la auto-identificación. Globalmente, la investigación de esta tesis explora las trazas cerebrales mediante EEG de la experiencia inmediata de poseer y controlar un cuerpo. Se presentan evidencias empíricas para validar el uso de realidad virtual en la investigación de la representación del cuerpo en el cerebro. Asimismo, a través de varios estudios mostramos novedosas trazas neurofisiológicas relacionadas con las manipulaciones corporales y perceptuales. Los resultados y experimentos se contextualizan mediante una revisión en profundidad de la literatura existente en consciencia, percepción corporal y teorías de posesión y agencia del propio cuerpo., [eng] Several studies have shown that it is possible to substitute a person’s body by a virtual one giving rise to illusions of ownership and agency with respect to the virtual body. The effects and traces of such body substitution can be measured using subjective reporting, behavioural and objective physiological measures. However, considerable work remains for uncovering the underlying neurological mechanisms that trigger those effects. In this thesis we aim to measure neurophysiological correlates of ownership and agency, and by doing so to contribute to a greater understanding of the functioning of the body representation in the brain. In order to address this question we carried out a series of studies where the representation of the human body and activity in which it was engaged were externally manipulated in various ways through multisensory stimulation, while measuring the corresponding electroencephalography (EEG) responses. Through this multisensory stimulation, healthy humans experienced full body ownership and agency illusions over virtual bodies – as if their real bodies were perceptually substituted by these bodies. Specifically, Virtual Reality (VR) was used to give participants an egocentric view of a co-located virtual body, using a Head-Mounted Display. They could move this body through real-time motion tracking thus providing synchronous visuo-motor stimulation. The combination of the first person perspective and synchronous visuo-motor stimulation resulted in full body ownership and agency illusions over the virtual body, which we refer to as virtual embodiment. Under these circumstances we then explored the implications of such bodily perceptual manipulations in the brain with EEG. A first study was intended to validate whether a virtual body can be effectively recognized as a feasible substitute to the self-body at the unconscious level. A motor cortex activation equivalent to what would be expected in a real scenario was found after exposing participants’ virtual body to harmful stimuli. This particular result provides a measure of response-as-if-real indicating that participants tended to accept their given virtual bodies as their own. In a second study, the consequences of the agency mechanisms that provide the sensation of control over our own body actions were explored through virtual embodiment. In this study participants underwent sporadic agency disruptions while performing rapid arm movements. In certain conditions, the virtual hand of participants moved autonomously in the opposite direction to the participants’ real hand. Results provide evidence of specific neural processes responsible for detecting externally induced agency disruptions. Moreover, these neural processes were correlated with the strength of the subjective embodiment illusion. This study was also aimed at widening current perspectives on agency schemas, proposing and demonstrating the existing theory of re-afferent and feedback error mechanisms that are concurrently functioning in the brain to detect agency disruptions. In a third study the implications of the external appearance of the substitute virtual body for self-recognition were explored. We designed an experiment in which healthy participants were exposed to self, familiar and unknown faces of look-alike avatars. Results showed shared underlying mechanisms for self-identification in real and virtual faces in the visual cortex. In particular, neurophysiological traces showed that virtual faces are classified as real faces – in contrast to what happens with the classification of other objects (cars, flowers, etc.). Furthermore, the visual cortex differentiated familiarity levels among virtual faces. These are novel insights contributing to the better understanding of why different looking avatars can have an impact on participants’ performance or behaviour, thus being useful both for the fields of virtual embodiment and of self-recognition. Overall the research in this thesis explores brain activity through EEG of the immediate experience of having and controlling a body. Empirical evidence is presented to validate the use of virtual reality for the research of the body representation in the brain. Additionally, novel neural signatures of the bodily perceptual manipulations are presented through a set of studies. Results are put into context with an in-depth review of literature on self-awareness, body perception, body ownership and agency theories at the beginning of this thesis.

[eng] How can we use immersive and interactive technologies to portray stories?How can we take advantage of the fact that within immersive virtual en-vironments people tend to respond realistically to virtual situations andevents to develop narrative content? Stories in such a media would allowthe participant to contribute to the story and interact with the virtualcharacters while the narrative plot would not change, or change only upto how it was decided a priori. Participants in such a narrative would beable to freely interact within the virtual environments and yet still beaware of the main trust of the stories presented. How can we preserve the‘respond as if it is real’ phenomenon induced by these technologies, butalso develop an unfolding plot in this environment? In other words, canwe develop a story, conserving the structure, its psychological and cul-tural richness and the emotional and cognitive involvement it supposes,in an interactive and immersive audiovisual space?In recent years Virtual Reality therapy has shown that an Immersive Vir-tual Environment (IVE) with a predetermined plot can be experienced asan interactive narrative. For example, in the context of Post TraumaticStress Disorder treatment, the reactions of the participants and the thera-peutic impact suggest that an IVE is a qualitatively different experiencethan classical audiovisual content. However, the methods to develop suchkind of content are not systematic, and the consistency of the experienceis only granted by a therapist or operator controlling in real time theunfolding narrative. Can a story with a strong classical plot be renderedin an automated and interactive immersive virtual environment?.., [cat] Podem emprar la realitat virtual immersiva per contar històries? Com po-dem aprofitar el fet que dins dels entorns virtuals immersius les personestendeixen a respondre de manera realista a les situacions i esdevenimentsvirtuals per desenvolupar històries? Els participants en aquest tipus denarrativa podrien interactuar lliurement amb els entorns virtuals i noobstant això experimentarien les històries presentades com a plausibles iconsistents. Una història en aquest medi audiovisual permetria als parti-cipants interactuar amb els personatges virtuals i contribuir activamentals esdeveniments escenificats en l’entorn virtual. Malgrat això, la tramaestablerta a priori no canviaria, o canviaria només dins els marges es-tablerts per l’autor. Com podem preservar el fet que hom tendeix a "re-spondre com si fos real" induït per aquestes tecnologies mentre desenvolu-pem una trama en aquests entorns? En altres paraules, podem desenvolu-par una història conservant-ne l’estructura, la riquesa cultural i psicolò-gica i la implicació emocional i cognitiva que suposa, en una realitatvirtual immersiva i interactiva?Recentment la teràpia de realitat virtual ha mostrat que un entorn vir-tual amb un guió preestablert pot ser percebut com una narració inter-activa. Per exemple, en el context del tractament de Trastorns per EstrèsPostraumàtic, les reaccions i impactes terapèutics suggereixen que pro-voca una sensació de realitat que en fa una experiència qualitativamentdiferent als continguts audiovisuals clàssics. No obstant això, la consistèn-cia de l’experiència tan sols pot ser garantida si un un terapeuta o op-erador controla en temps real el flux dels esdeveniments constituint elguió narratiu. Podem representar un guió clàssic en un entorn virtualautomatitzat?...

[cat] La realitat virtual és una tecnologia molt innovadora que té importants aplicacions en el camp educatiu, on esdevé una eina de renovació de la pràctica docent capaç d'aportar solucions als nous reptes que es plantegen. Amb aquest objectiu, la tesi presenta la metodologia, els resultats i les conclusions d'un estudi de cas centrat en la tasca d'experimentar i observar com uns alumnes de 13 anys aprenen història de l'arquitectura a través de la manipulació d'un complex software de realitat virtual. El treball de camp s'ha efectuat en una aula d'ensenyament secundari, l'IES Eugeni d'Ors de Vilafranca del Penedès, en un període de temps comprès entre el curs 2004-2005 fins al 2007-2008. Al mateix temps, s'ha integrat dins el currículum educatiu, adoptant la forma d'un crèdit variable trimestral de 30 hores lectives, i s'ha emmarcat en el nivell educatiu de 2n d'ESO, amb un nombre total d'alumnes participants de 133. En aquests moments la realitat virtual és una tecnologia que té importants aplicacions en l'educació. A nivell de l'aprenentatge de la Història i, sobretot de la història de l'arquitectura, són indubtables els beneficis que comporta la possibilitat de passejar lliurement i a temps real per edificis i escenaris històrics reconstruïts virtualment a l'ordinador. Tanmateix, en les poques vegades que s'esdevé una experiència d'aquest tipus a l'aula, els alumnes d'educació primària i secundària només poden fer el paper de visitants dins uns productes que ja es presenten acabats i que han estat dissenyats per empreses de difusió cultural o centres de recerca. Si bé en aquest tipus de visita l'alumne gaudeix d'una àmplia autonomia de moviments, està clar que no pot canviar ni modificar les peces que integren el món virtual i, evidentment no ha intervingut en el seu disseny. En aquest context, la present tesi vol fer un pas més enllà i pretén analitzar què passaria si l'alumne pogués convertir-se en el constructor dels monuments arquitectònics que són objecte d'estudi dins el currículum. És a dir, es tracta d'observar quines implicacions didàctiques comporta el fet que l'alumne pugui construir peça a peça un monument històric com, per exemple, un temple romà o una catedral gòtica, dins el seu ordinador i per mitjà de la manipulació d'un software de realitat virtual. Concretament, la tesi es planteja les preguntes següents: Millora el nivell dels continguts apresos? Quines dinàmiques s'estableixen dins l'aula entre els alumnes i el professor? Quin és l'alumnat més beneficiat? Com afecta a la motivació i l'interès? Quines dificultats troben els alumnes en la manipulació d'un complex software de realitat virtual? Quina és la metodologia de treball i d'aprenentatge que ofereix millors resultats? Com ha de ser el sistema d'avaluació? Les conclusions demostren els avantatges didàctics d'inscriure el treball en un marc d'aprenentatge autònom i actiu, ja que aquest mètode converteix l'alumne en el protagonista del seu aprenentatge i li permet un alt grau d'autonomia i de creativitat. Al mateix temps, l'espectacularitat, la bellesa i el realisme de les imatges virtuals, la gran llibertat de moviments que és fruit de l'elevat nivell d'interacció entre el software i l'usuari, l'estímul a la creativitat, la capacitat de resposta ràpida i, per tant, de satisfacció immediata; el desenvolupament de determinades capacitats cognitives relacionades amb l'agilitat mental, el pensament lògic i la presa de decisions; la proximitat amb el món dels jocs i, en resum, la possibilitat d'un aprenentatge que tot i requerir cert esforç és vist pels alumnes com a divertit i estimulant, són característiques de la tecnologia de la Realitat Virtual que incrementen la motivació, la concentració i el rendiment acadèmic i que ens poden indicar el camí per on podria anar l'educació del futur., [eng] "Using virtual reality in the classroom in order to understand architecture"TEXT:This thesis contains the objectives, methodology, the results and the conclusions of an innovative case study carried out in a secondary education classroom in Catalonia (Spain), over a period of time between the 2004-2005 academic year and 2007-2008. The field work was integrated into the school syllabus in the form of a trimestral, optional subject, with a total of 133 students taking part.The objective of the study was to experiment and to observe how 13 year-old pupils learn the history of architecture through the use of a complex virtual reality software, Superscape 3D Webmaster. Within the frame of autonomous and active learning the pupils become the creators of historical buildings object of study. In this way, for example, the students learn the characteristics of Romanesque and Gothic architecture through the challenge of assembling different buildings of their respective styles, piece by piece in virtual reality on their computer.In this context, this thesis analyses aspects such as: the extent of the required content learnt, the dynamics that are established in the classroom between the pupils and the teacher, the students' motivation, which type of students benefit most, what difficulties the students encounter when using the complex virtual reality software, which learning and work methodology offers the best results, and finally analyses the difficulty involved in trying to find a suitable assessment system and proposes a new one.The conclusions show the didactic advantages of carrying out the work in an autonomous and active learning framework, as this method makes the students the protagonists of their own learning and allow them a high degree of autonomy and creativity. At the same time, the spectacular element, the beauty and the realism of the graphics, the freedom of movement resulting from the great interaction between the software and the user, the creative stimuli, the capacity for a quick response, consequently leading to immediate satisfaction; the development of particular cognitive abilities related to mental agility, logical thought and decision-taking; the game-like approach, and all in all, the possibility of a way of learning, that although not effort-free, is seen by the students as being fun and stimulating, are characteristics of Virtual Reality technology which increase motivation, concentration, academic performance and may point to way towards the education of the future.

La realitat virtual és una tecnologia molt innovadora que té importants aplicacions en el camp educatiu, on esdevé una eina de renovació de la pràctica docent capaç d'aportar solucions als nous reptes que es plantegen. Amb aquest objectiu, la tesi presenta la metodologia, els resultats i les conclusions d'un estudi de cas centrat en la tasca d'experimentar i observar com uns alumnes de 13 anys aprenen història de l'arquitectura a través de la manipulació d'un complex software de realitat virtual. El treball de camp s'ha efectuat en una aula d'ensenyament secundari, l'IES Eugeni d'Ors de Vilafranca del Penedès, en un període de temps comprès entre el curs 2004-2005 fins al 2007-2008. Al mateix temps, s'ha integrat dins el currículum educatiu, adoptant la forma d'un crèdit variable trimestral de 30 hores lectives, i s'ha emmarcat en el nivell educatiu de 2n d'ESO, amb un nombre total d'alumnes participants de 133. En aquests moments la realitat virtual és una tecnologia que té importants aplicacions en l'educació. A nivell de l'aprenentatge de la Història i, sobretot de la història de l'arquitectura, són indubtables els beneficis que comporta la possibilitat de passejar lliurement i a temps real per edificis i escenaris històrics reconstruïts virtualment a l'ordinador. Tanmateix, en les poques vegades que s'esdevé una experiència d'aquest tipus a l'aula, els alumnes d'educació primària i secundària només poden fer el paper de visitants dins uns productes que ja es presenten acabats i que han estat dissenyats per empreses de difusió cultural o centres de recerca. Si bé en aquest tipus de visita l'alumne gaudeix d'una àmplia autonomia de moviments, està clar que no pot canviar ni modificar les peces que integren el món virtual i, evidentment no ha intervingut en el seu disseny. En aquest context, la present tesi vol fer un pas més enllà i pretén analitzar què passaria si l'alumne pogués convertir-se en el constructor dels monuments arquitectònics que són objecte d'estudi dins el currículum. És a dir, es tracta d'observar quines implicacions didàctiques comporta el fet que l'alumne pugui construir peça a peça un monument històric com, per exemple, un temple romà o una catedral gòtica, dins el seu ordinador i per mitjà de la manipulació d'un software de realitat virtual. Concretament, la tesi es planteja les preguntes següents: Millora el nivell dels continguts apresos? Quines dinàmiques s'estableixen dins l'aula entre els alumnes i el professor? Quin és l'alumnat més beneficiat? Com afecta a la motivació i l'interès? Quines dificultats troben els alumnes en la manipulació d'un complex software de realitat virtual? Quina és la metodologia de treball i d'aprenentatge que ofereix millors resultats? Com ha de ser el sistema d'avaluació? Les conclusions demostren els avantatges didàctics d'inscriure el treball en un marc d'aprenentatge autònom i actiu, ja que aquest mètode converteix l'alumne en el protagonista del seu aprenentatge i li permet un alt grau d'autonomia i de creativitat. Al mateix temps, l'espectacularitat, la bellesa i el realisme de les imatges virtuals, la gran llibertat de moviments que és fruit de l'elevat nivell d'interacció entre el software i l'usuari, l'estímul a la creativitat, la capacitat de resposta ràpida i, per tant, de satisfacció immediata; el desenvolupament de determinades capacitats cognitives relacionades amb l'agilitat mental, el pensament lògic i la presa de decisions; la proximitat amb el món dels jocs i, en resum, la possibilitat d'un aprenentatge que tot i requerir cert esforç és vist pels alumnes com a divertit i estimulant, són característiques de la tecnologia de la Realitat Virtual que incrementen la motivació, la concentració i el rendiment acadèmic i que ens poden indicar el camí per on podria anar l'educació del futur., "Using virtual reality in the classroom in order to understand architecture"TEXT:This thesis contains the objectives, methodology, the results and the conclusions of an innovative case study carried out in a secondary education classroom in Catalonia (Spain), over a period of time between the 2004-2005 academic year and 2007-2008. The field work was integrated into the school syllabus in the form of a trimestral, optional subject, with a total of 133 students taking part.The objective of the study was to experiment and to observe how 13 year-old pupils learn the history of architecture through the use of a complex virtual reality software, Superscape 3D Webmaster. Within the frame of autonomous and active learning the pupils become the creators of historical buildings object of study. In this way, for example, the students learn the characteristics of Romanesque and Gothic architecture through the challenge of assembling different buildings of their respective styles, piece by piece in virtual reality on their computer.In this context, this thesis analyses aspects such as: the extent of the required content learnt, the dynamics that are established in the classroom between the pupils and the teacher, the students' motivation, which type of students benefit most, what difficulties the students encounter when using the complex virtual reality software, which learning and work methodology offers the best results, and finally analyses the difficulty involved in trying to find a suitable assessment system and proposes a new one.The conclusions show the didactic advantages of carrying out the work in an autonomous and active learning framework, as this method makes the students the protagonists of their own learning and allow them a high degree of autonomy and creativity. At the same time, the spectacular element, the beauty and the realism of the graphics, the freedom of movement resulting from the great interaction between the software and the user, the creative stimuli, the capacity for a quick response, consequently leading to immediate satisfaction; the development of particular cognitive abilities related to mental agility, logical thought and decision-taking; the game-like approach, and all in all, the possibility of a way of learning, that although not effort-free, is seen by the students as being fun and stimulating, are characteristics of Virtual Reality technology which increase motivation, concentration, academic performance and may point to way towards the education of the future.

This paper reviews the concept of presence in immersive virtual environments, the sense of being there signalled by people acting and responding realistically to virtual situations and events. We argue that presence is a unique phenomenon that must be distinguished from the degree of engagement, involvement in the portrayed environment. We argue that there are three necessary conditions for presence: the (a) consistent low latency sensorimotor loop between sensory data and proprioception; (b) statistical plausibility: images must be statistically plausible in relation to the probability distribution of images over natural scenes. A constraint on this plausibility is the level of immersion; (c) behaviour-response correlations: Presence may be enhanced and maintained over time by appropriate correlations between the state and behaviour of participants and responses within the environment, correlations that show appropriate responses to the activity of the participants. We conclude with a discussion of methods for assessing whether presence occurs, and in particular recommend the approach of comparison with ground truth and give some examples of this., The work discussed in this chapter arose out of the Presencia Project, EU FET Program, PRESENCIA IST-2001-37927, and the PRESENCIA Integrated Project Contract Number 2773

Pese a lo que pudiera parecer a primera vista, la realidad virtual no es una tecnología exótica. Las aplicaciones de la realidad virtual se hallan presentes ya en gran cantidad de campos, desde las simulaciones con las que se entrena en el manejo de diferentes tipos de máquinas, hasta sistemas de visualización que ayudan a comprender complejos sistemas conceptuales matemáticos. En medicina existen desde hace años aplicaciones mediante las que es posible aprender y practicar técnicas quirúrgicas, e incluso administrarlas a distancia. La industria del entretenimiento con mayor volumen económico, superando incluso a la cinematográfica, es la de los videojuegos, que son una forma de realidad virtual.

Uno de los ámbitos de actuación de la estética filosófica, con referencia a las artes aplicadas, sería el relativo a los nuevos medios digitales computacionales emergentes y, dentro de éstos, el desarrollo de los mundos virtuales y de las nuevas realidades que propugnan, de gran interés para la investigación crítica tanto del arte como de la estética actual.Las investigaciones más recientes en este sentido se han centrado en la definición y contraste entre los conceptos de realidad y virtualidad, y en la búsqueda de una nueva estética adaptada a los nuevos medios.A partir de lo anterior, el presente trabajo desarrolla una investigación, fundamentada en una estética basada en el paradigma constructivista, de las relaciones y los nuevos parámetros que se establecen entre los diferentes ámbitos de actuación que intervienen en el fenómeno estético: el creativo; la obra o el objeto; el espectador, observador o usuario, y los contextos donde se desenvuelve todo ello., One of the scopes of aesthetic performance of the philosophical one, in reference to the applied arts, he would be the relative one to new emergent computational digital means and, within these, the development of virtual worlds and the new realities that they advocate, of great interest for the critical investigation as much of the art as of aesthetic the present one. The most recent investigations in this sense have been centered in the definition and resists between the concepts of reality and virtuality, and in adapted the new search of an aesthetic one to new means. From the previous thing, the present work develops an investigation, based on an aesthetic cradle in the constructivist paradigm, of the relations and the new parameters that settle down between the different scopes of performance which they take part in the aesthetic phenomenon: the creative one; the work or the object; the spectator, observer or user, and the contexts where it develops all.

[cat] La present tesi doctoral valora des d'un punt de vista científic, quin és el factor didàctic de les pàgines La present tesi doctoral valora des d'un punt de vista científic, quin és el factor didàctic de les pàgines web referents al concepte "Atapuerca", depenents de les diferents institucions que hi treballen. És una tesi que s'enmarca dins de la recerca en didàctica del patrimoni i de la museografia virtual, analitzant quin és el punt de vista de l'usuari, desmarcant-se d'estudis referents a la construcció de les pàgines web, a l'índex de consultes, etc. El mètode emprat és observacional en un inici, i analític i correlacional en la segona part de la recerca. En primer lloc analitzem l'índex de visibilitat que tenen les pàgines web referents a Atapuerca, mitjançant les motors de cerca més clàssics i les pàgines considerades portals més emprats per la comunitat educativa. Posteriorment realitzem el mateix anàlisi en un llistat exhaustiu de la quasi totalitat de jaciments paleoantropològics mundials.Fruit d'aquesta primera cerca, podem concloure una primera classificació en funció de l'índex de visibilitat i d'una primera aproximació a l'estructura interna de les pàgines.Posteriorment apliquem un sistema de registre dissenyat a tal efecte a les pàgines millor classificades en l'anterior anàlisi, i a les d'Atapuerca. En aquest sistema de registre es valoren aspectes d'usabilitat, aspectes didàctics, de navegació...Les conclusions són clares. Les pàgines web referents a Atapuerca no poden ser classificades com a didàctiques, tot i esmerçar un potencial gràfic i de recursos considerables. No estan adreçades a la comunitat educativa, que es veu incapaç d'extreure'n continguts entenidors; fent que la interpretació d'un concepte tant defintiu com l'evolució humana, es realitzi mitjançant pàgines depenents de mitjans de comunicació (BBC, PBS...), amb un plantejament clarament adreçat a alumnes, mestres i professors.Finalment es fa una recomanació de com poder sol·lucionar aquest problema, mitjançant la intervenció puntual, no pas el redisseny, de les pàgines web referents al concepte "Atapuerca".web referents al concepte "Atapuerca", depenents de les diferents institucions que hi treballen. És una tesi que s'enmarca dins de la recerca en didàctica del patrimoni i de la museografia virtual, analitzant quin és el punt de vista de l'usuari, desmarcant-se d'estudis referents a la construcció de les pàgines web, a l'índex de consultes, etc.El mètode emprat és observacional en un inici, i analític i correlacional en la segona part de la recerca. En primer lloc analitzem l'índex de visibilitat que tenen les pàgines web referents a Atapuerca, mitjançant les motors de cerca més clàssics i les pàgines considerades portals més emprats per la comunitat educativa. Posteriorment realitzem el mateix anàlisi en un llistat exhaustiu de la quasi totalitat de jaciments paleoantropològics mundials.Fruit d'aquesta primera cerca, podem concloure una primera classificació en funció de l'índex de visibilitat i d'una primera aproximació a l'estructura interna de les pàgines.Posteriorment apliquem un sistema de registre dissenyat a tal efecte a les pàgines millor classificades en l'anterior anàlisi, i a les d'Atapuerca. En aquest sistema de registre es valoren aspectes d'usabilitat, aspectes didàctics, de navegació...Les conclusions són clares. Les pàgines web referents a Atapuerca no poden ser classificades com a didàctiques, tot i esmerçar un potencial gràfic i de recursos considerables. No estan adreçades a la comunitat educativa, que es veu incapaç d'extreure'n continguts entenidors; fent que la interpretació d'un concepte tant defintiu com l'evolució humana, es realitzi mitjançant pàgines depenents de mitjans de comunicació (BBC, PBS...), amb un plantejament clarament adreçat a alumnes, mestres i professors.Finalment es fa una recomanació de com poder sol·lucionar aquest problema, mitjançant la intervenció puntual, no pas el redisseny, de les pàgines web referents al concepte "Atapuerca".

La present tesi doctoral valora des d'un punt de vista científic, quin és el factor didàctic de les pàgines web referents al concepte "Atapuerca", depenents de les diferents institucions que hi treballen.És una tesi que s'enmarca dins de la recerca en didàctica del patrimoni i de la museografia virtual, analitzant quin és el punt de vista de l'usuari, desmarcant-se d'estudis referents a la construcció de les pàgines web, a l'índex de consultes, etc.El mètode emprat és observacional en un inici, i analític i correlacional en la segona part de la recerca. En primer lloc analitzem l'índex de visibilitat que tenen les pàgines web referents a Atapuerca, mitjançant les motors de cerca més clàssics i les pàgines considerades portals més emprats per la comunitat educativa. Posteriorment realitzem el mateix anàlisi en un llistat exhaustiu de la quasi totalitat de jaciments paleoantropològics mundials.Fruit d'aquesta primera cerca, podem concloure una primera classificació en funció de l'índex de visibilitat i d'una primera aproximació a l'estructura interna de les pàgines.Posteriorment apliquem un sistema de registre dissenyat a tal efecte a les pàgines millor classificades en l'anterior anàlisi, i a les d'Atapuerca. En aquest sistema de registre es valoren aspectes d'usabilitat, aspectes didàctics, de navegació...Les conclusions són clares. Les pàgines web referents a Atapuerca no poden ser classificades com a didàctiques, tot i esmerçar un potencial gràfic i de recursos considerables. No estan adreçades a la comunitat educativa, que es veu incapaç d'extreure'n continguts entenidors; fent que la interpretació d'un concepte tant defintiu com l'evolució humana, es realitzi mitjançant pàgines depenents de mitjans de comunicació (BBC, PBS...), amb un plantejament clarament adreçat a alumnes, mestres i professors.Finalment es fa una recomanació de com poder sol·lucionar aquest problema, mitjançant la intervenció puntual, no pas el redisseny, de les pàgines web referents al concepte "Atapuerca".

The purpose of the present study is to investigate the impact of a noninteractive virtual reality (VR) intervention on pain related measures and on cognitive variables during a cold-pressor experience. Forty-six healthy participants underwent two consecutive cold-pressor trials, one staring to a virtual figure and one without VR, in counterbalanced order. During the VR intervention, participants were asked to passively imagine the correspondence between a stereoscopic VR figure and the experienced pain. Results showed no significant differences between the VR and no-VR condition for either pain or cognitive measures. The usefulness of a non-interactive VR intervention versus active VR strategies to cope with pain is discussed, El objetivo del presente estudio es investigar si una intervención no interactiva de realidad virtual (RV) puede influir en medidas relacionadas con el dolor y en los pensamientos relacionados con el dolor durante una experiencia de cold-pressor. Cuarenta y seis participantes sanos se sometieron a dos ensayos consecutivos de cold-pressor, uno mirando una figura virtual y otro sin RV, en orden contrabalanceado. La intervención de RV sugirió a los participantes imaginar pasivamente la correspondencia entre la experiencia dolorosa y una figura estereoscópica de RV. Los resultados no mostraron diferencias significativas en ninguna de las medidas de dolor ni en las medidas cognitivas entre la condición de RV y sin-RV. Finalmente, se discute la utilidad de las intervenciones con RV no interactiva en comparación con las estrategias activas de RV para el afrontamiento del dolor

The main purpose of the present study is to investigate the capacity of schizotypy and alexithymia traits, in combination with affectivity to predict facial emotion recognition capability in a sample of nonclinical adults. Consecutive healthy participants (N= 98) were investigated using the Toronto Alexithymia Scale-20 (TAS-20), the Oxford-Liverpool Inventory of Feelings and Experiences-Reduced Version (O-LIFE-R), and the Positive and NA Schedule (PANAS). A set of validated photographs (static images) and virtual faces (dynamic images) for presenting the basic emotions was used to assess emotion recognition. Pearson correlations were applied to investigate the relationship between the study variables; the amount of variance in emotion recognition capability predicted by OLIFE-R, TAS-20 and PANAS was calculated by using the linear regression model. Results showed that alexithymia was strongly associated with schizotypy and NA; furthermore, alexithymia and NA made a significant contribution to the prediction of emotion recognition capability. The predictive model was fitted for two types of presentations (photographs and virtual reality). The inclusion of virtual faces emerges as a response to the need to consider computer characters as new assessment and treatment material for research and therapy in psychology, El objetivo principal del presente estudio es investigar la capacidad de predicción de los rasgos de esquizotípia y alexitímia, en combinación con la afectividad, de la habilidad de reconocimiento de emociones en una muestra de adultos sanos. Noventa y ocho pacientes sanos (N =98) fueron evaluados mediante la Escala de Alexitímia Toronto-20 (TAS-20), el Inventario de Sentimientos y Experiencias Oxford-Liverpool-Versión Reducida (O-LIFE-R), y la Escala de Afecto Positivo y Negativo (PANAS). Para la evaluación de la capacidad de reconocimiento de emociones a nivel facial, se utilizó un set validado de fotografías (imágenes estáticas) y caras en realidad virtual (imágenes dinámicas). Para el análisis correlacional de las variables de estudio se aplicó la prueba de correlación de Pearson; para el análisis de predicción de la capacidad de reconocimiento emocional se utilizó un modelo de regresión lineal en el que se incluyeron las variables derivadas de las escalas OLIFE-R, TAS-20 y PANAS. Los resultados mostraron la existencia de una relación significativa entre alexitímia, esquizotípia y afecto negativo; el modelo de regresión reveló una aportación significativa de la alexitímia y el afecto negativo en la predicción de los errores cometidos en la tarea de reconocimiento facial. El modelo predictivo propuesto fue válido para ambos tipos de presentación de las emociones (fotografías y caras virtuales). La inclusión de las caras virtuales surge como respuesta a la necesidad de considerar los personajes computarizados como nuevo material de evaluación y tratamiento para la investigación y psicoterapia en psicología.