科学实验:为什么说VR暴露实验比传统方案更有效?

青亭网( ID:qingtinwang )--链接科技前沿,服务商业创新

你知道愤怒、快乐这些情绪是从哪里来的吗?人为什么会生气、害怕?人们常说,黑暗使我恐惧,美食让我快乐,这背后的原理又是什么呢?

ezgif-2-62f632131d

简单来讲,情绪是对外部刺激的一种反馈,而情绪的产生,则是大脑处理外部信息得出的结果。而人脑是生命中最大的谜团之一,多年来为了解人脑的运作规律和处理复杂情绪的过程,神经科学家们进行了各种各样的实验。常用的一种方式,就使用EEG等大脑监控设备,来观察人暴露在不同场景中,脑电波会产生什么样的变化。

传统的脑研究实验,会为参与者展示各种各样的2D照片,希望勾起他们记忆中在特定场景所产生的情绪。而近期,德国马克斯普朗克研究所(马普所)的一个团队发现,相比于静态的照片,沉浸式的VR模拟效果更好,他们使用VR和EEG来研究人脑处理情绪的原理,并验证了大脑α波的振荡与兴奋情绪产生的相关性。

lax_64812_elife-64812-fig5-v2.tif

额,那α波,又是什么?

关于脑电波实验

脑电波的波形主要分为四大种:α、β、θ和δ,他们的频率分别为8-13Hz、14-30Hz、4-7Hz、0.5-3Hz。其中,α波是人类清醒时的主导脑电波,通常比较平稳,当α波产生振荡时,常常与情绪变化相关。

lax_64812_elife-64812-fig1-v2.tif

论文名称《利用EEG和VR内容,来解码人脑的主观情绪变化》

为了进一步寻找脑电波与情绪变化的关联,科研人员找到37名年轻的参与者,让他们在VR中体验第一人称过山车画面。在实验初期,参与者乘坐过山车在优美的山地景观中平稳移动,然后又将加速冲破熊熊烈火,接着在边界摇摇欲坠,最后从陡坡坠入深渊。整个过程从地面冲向高空,然后又高速坠落,光是想想就刺激。

通过EEG脑机接口,科研人员记录下参与者在这过程中的脑电波变化,并与他们的兴奋、高潮等情绪反馈进行匹配。

lax_64812_elife-64812-fig6-v2.tif

根据收集到的数据,科研团队验证了与兴奋情绪相关的有节奏脑电波波段,他们表示:一个人情绪激动的程度可以一种特定形式的节奏,在大脑活动中得到体现,这种规律又被称为α振荡。α振荡指的是振荡强度越低,人脑的兴奋程度就越高,而马普所科研人员们收集到的EEG信号中也发现了符合该规律的脑电波,说明实验中收集到的数据与真实结果足够接近。

得到这样的结果,意味着未来通过测量α振荡,科研人员可以预测一个人在特定情境中产生的情绪强度,尤其是大脑中不同区域的兴奋程度。此外,通过识别参与度最高的颅叶和区域,也能预测情绪的强度。

为什么要用VR做实验

科研人员指出,人类的情绪通常是从真实的回忆、互动中产生的,因此要了解大脑的日常运作方式,则需要在尽可能真实的场景中观察脑活动,而以往的案例研究并不能满足这一点。

lax_64812_elife-64812-fig9-v2.tif

以往,科研人员通常使用简化的实验方案,比如向参与者展示照片并记录他们的大脑活动,由于这些研究是在实验室条件下进行的,因此很容易比较结果。传统的模拟方案主要采用引导情绪的静态照片,照片展示的场景包括受伤的小狗、夜间阴森的墓地等等。

不过,使用照片来刺激情绪的效果并不理想,在实验室条件下难以复制真实、发自内心的人类情感,因此取得的进展有限。相比之下,VR体验可以唤起更多自然情感,这是因为它可以营造接近现实的动态环境。在结合VR后,他们发现情绪模拟实验中的许多变量也可以实现标准化。

将VR用于神经科学研究的优势是,它可以营造自然的研究环境,同时具有实验室般的可控性。利用VR,科研人员可以通过逼真的场景激发参与者的真实情感,而这样的实验也可以采集到接近日常生活的准确数据。

科研人员表示:VR与科研、医疗的关系紧密,除了情绪分析外还可以用于心理治疗/暴露治疗等场景。比如,医生通过VR可以实时追踪患者的神经生理活动,并分析这些活动与病人情绪状态的关联,这些数据可以在VR治疗中采集,无需患者通过问卷等形式自主报告。

而通过这场过山车实验,科研人员成功将先前关于情绪唤醒的神经生理学的发现,扩展到现实世界的神经科学。

lax_64812_elife-64812-fig2-v2.tif

现有VR技术存在的一大限制,就是可能长时间使用可能会引起使用者眩晕、恶心,在这场实验中,也有一人因为眩晕而暂停实验。因此,将VR用于科学实验的安全性值得关注。

实际上,近年来随着VR传输、渲染、显示等技术发展,出现眩晕感的几率比之前越来越低,如果不是长时间体验VR,体验感通常不会太差。这也是为什么,马普所科研人员将VR实验的过程限制在20分钟内。

lax_64812_elife-64812-fig3-v2.tif

除了舒适性问题外,VR在实验场景的应用依然存在一些局限,比如:VR过山车的高度等参数难以精确设定,未来需要支持更多定制的实验系统。

尽管如此,本次实验展现了VR在自然式研究设计(将实验设定在真实生活背景中)中的潜力,并成功从神经信息中解码出不同程度的主观体验的情绪。接下来,科研人员希望将沉浸式 VR 和神经成像相结合,不仅可以增强神经科学实验,还可以提高神经科学发现的普遍性和现实世界相关性。参考:Eurekalert

更多精彩内容,关注青亭网微信号(ID:qingtinwang),或者来微博@青亭网与我们互动!转载请注明版权和原文链接!
青亭网

微信扫码关注青亭网

青亭网

青亭 | 前沿科技交流群01

责任编辑:hi188
分享到QQ 分享到微信

登录

忘记密码 ?

您也可以使用第三方帐号快捷登录

Q Q 登 录
微 博 登 录
切换登录

注册