Name: virtual reality experiments with physiological measures
Uploaded: 2018-08-29T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 9 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Virtual Reality Experiments with Physiological Measures at JoVE.com

가상 환경 VI 게임 (http://www.vis-games.de) 가상 현실에서 연구를 실시 하 여 친절 하 게 제공 되었다.

다음 프로토콜 제안 EK 2013-N-73의 일환으로 윤리 위원회 ETH 취리히 승인 지침에 따라 실시 했다.
1. 모집 및 참가자 준비
<ol><li>특정 인구 통계와 참가자를 선택 합니다 (예., 나이, 성별, 학력) 참가자 모집 시스템 또는 메일링 리스트를 사용 하 여 (예., UAST; http://www.uast.uzh.ch/).</li>
	<li>선택한 참가자 메일로 문의. 이 전자 메일에서 세션 시간 및 요구의 참가자를 생각나 게 해요. 참가자 알고 여러 가지 다른 활동에서 그들은 알코올, 실험 하기 전에 12 h에 대 한 느슨한-피팅 (혈압 모니터링)에 대 한 최고 자제를 착용 하며 자제 하자 (즉,., 카페인, 흡연, 식사, 및 운동) 3 h 전에 실험.</li>
</ol>2. 실험 및 이브를 사용 하 여 생리 적 장치 준비
<ol><li>각 실험 세션 전에 컴퓨터, 실험 및 테스트 모니터를 시작 합니다.</li>
	<li>실 팬, 온도계 및 습도 모니터에 인지 확인 합니다.</li>
	<li>심전도 (ECG; electrodermal 활동 (EDA)를 측정 하는 기계에 전환 예., ADInstruments에서 PowerLab). 자료의 표를 참조 하십시오.</li>
	<li>EDA/ECG 소프트웨어 (이브 현재 지원 ADInstruments에서 Labchart) 열고 새 설정 파일을 만듭니다. 1000 Hz와 채널의 적절 한 수의 샘플링 속도 선택 (예., EDA 및 ECG). 이 설정 파일을 저장 하 고 다시 각 실험 세션에 대 한 다른 이름으로 저장.</li>
	<li>EDA 전극에 대 한 수행 개방 회로 0 (즉., 아무것도에 연결 된 전극 없이) 시스템 전도도의 기준선 측정을 얻기 위해.</li>
	<li>되도록 제어 인터페이스 (예., 조이스틱) 컴퓨터에 연결 되어.</li>
	<li>
실험 모니터에서 실험에 대 한 실행 일치 파일을 엽니다.
	<ol>
<li>이브에서 "실험 설정" 메뉴를 열고 실험 매개 변수를 입력 (예., 참가자 ID 번호, 생리 적 측정 파일, 실험 상태, 실내 온도 및 습도).</li>
		<li>"실험 시작"을 클릭 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 실험 절차
<ol><li>
소개 및 동의 절차
	<ol>
<li>합의 회의 장소에서 참가자를 선택 하 고 실험실으로 그를 안내.</li>
		<li>세션 약 90 분 소요 되며 시계 또는 휴대 전화에 저장 하는 참가자에 게 나타냅니다.</li>
		<li>참가자가 실험의 자에 앉아서 준비 구두 스크립트에 따라 실험 절차 설명 부탁 드립니다.</li>
		<li>정보 시트를 읽고 동의 양식에 서명 하는 참가자를 요구 하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
EDA 및 심전도 센서의 연결
	<ol>
<li>검지 손가락과 반지 손가락 비 지배적인 손 비누 없이 젖은 조직으로의 청소. 그들은 건조 하 고 내측 골 두에 다 전극을 연결할 확인 하십시오.</li>
		<li>가슴 젖은 천으로 ECG 전극 배치 될 위치에 피부를 청소.</li>
		<li>그림 2에 따르면 갈비뼈 사이 참가자의 시체에, 검정, 흰색과 빨간색 전극 배치 합니다. 상단 오른쪽 복 부 (UR)에 흰색 전극과 검은 전극 상단 왼쪽된 복 부 (UL)에 놓습니다. 장소는 왼쪽된 아랫 배 (청각)에 붉은 전극. 3 개의 전극 갈비뼈 위에 직접 하지 인지 확인 합니다.</li>
		<li>참가자의 신체에 부착 된 해당 전극에 3 색된 ECG 와이어를 연결 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
사전 실험 설문 조사
	<ol>
<li>참가자를 제공 하는 키보드와 마우스를 설문 조사에 대답 하는 데 사용 됩니다 (예., 인구 통계 학적 질문, 짧은 스트레스 상태 설문, 방향 규모의 산타 바바라 감각의 첫 번째 부분), 그 또는 그녀의 통보 및 그들은 컴퓨터에 질문 일련의를 요청 하는 것 이다.</li>
		<li>그들은 질문을 할 수 있는 실험 설문 조사에 관한 언제 든 지 참가자 들에 게 알립니다.</li>
		<li>참가자 설문 조사를 완료 하는 동안 두 측 벽의 칸막이 닫습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
생리 적인 측정을 위한 준비입니다. 참가자 설문 조사를 완료 하는 동안 이러한 단계를 수행할 수 있습니다.
	<ol>
<li>알릴 참가자는 실험 지금 생리 적 장치를 준비 합니다.</li>
		<li>정확한 위치에 전극을 연결 되어 있는지 확인 하십시오.</li>
		<li>비 지배적인 팔 혈압 팔목을 연결 합니다.</li>
		<li>혈압의 정확한 측정에 대 한 참가자에 게 지침을 제공 합니다. 팔과 몸 움직임을 최소화, 심장 수준 혈압 팔목을 유지 하 고 그의 혹은 그녀의 발은 바닥에 평평 직 립 자세를 유지 하는 참가자에 게.</li>
		<li>손가락에 전극에 두 다 와이어를 연결 합니다.</li>
		<li>모니터 위에 빛 끄고 낮은 설정으로 다른 모든 오버 헤드 라이트를 어둡게.</li>
		<li>참가자에 게 조이스틱을 손 고 마우스 테스트 모니터의 화면을 확인 하십시오.</li>
		<li>개인의 피부 전도성의 수준 시작의 측정을 얻기 위해 다 채널을 0.</li>
		<li>EDA/ECG 소프트웨어에서 "바이오 앰프" 대화 상자를 엽니다. 하트 비트 신호는 미리 보기 창의 약 1/3를 커버 하는 신호 범위 선택 (5 mV 대부분의 경우에).</li>
		<li>EDA/ECG 소프트웨어와 함께 녹음을 시작 하 고 신호는 실험 모니터에 EDA/ECG 소프트웨어 창에서 볼 수 있습니다.</li>
		<li>혈압 혈압 컴퓨터에서 적절 한 단추를 눌러 녹음을 시작 합니다.</li>
		<li>전환 오픈 화합 프로그램 하 고 "시작 측정"을 누릅니다. 크로스 고정 표시 되어야 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
조이스틱 교육 및 초기 비디오
	<ol>
<li>감상 하 고 그를 또는 그녀를 지시 하는 교육 비디오를 따라 참가자에 게 조이스틱을 사용 하는 방법.</li>
		<li>조이스틱을 사용 하 여 하려면 훈련 미로 완료 하는 참가자를 요구 하십시오. 이 훈련 미로에서 참가자는 경로 표시 하 고 떠 있는 보석을 수집 하는 화살표를 따라 하도록 결정 했다.</li>
		<li>소리를 포함 하는 실험 참가자의 머리에 헤드폰을 놓습니다.</li>
		<li>초기 자연 동영상 이동 하지 않고 참가자를 요구 하십시오. 이 비디오는 이후 분석 하는 동안 참가자의 생리 적인 데이터의 기준선 측정에 대 한 계정에 사용 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
탐색 작업
	<ol>
<li>확인 참가자 탐색 완료 될 작업에 대 한 지침을 읽고 있다. 탐색 작업을 시작 하기 전에 어떤 질문에 있는지 여부에 참가자에 관해서는 문의. 참가자에 게는 그들이 해야 하지 질문 탐색 작업 중.</li>
		<li>그 또는 그녀가 탐색 작업을 시작할 준비가 되었을 때 조이스틱에 방 아 쇠를 눌러 참가자를 요구 하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
최종 생리 측정 및 생리 적인 센서의 분리
	<ol>
<li>시스템 최종 혈압 측정 완료 때까지 기다리십시오.</li>
		<li>EDA 및 ECG EDA/ECG 소프트웨어에서 정지 버튼을 눌러 녹음을 중지 합니다.</li>
		<li>혈압 커 프 스를 제거 합니다.</li>
		<li>참가자에서 EDA 전극을 제거 합니다.</li>
		<li>ECG 전극 실험의 끝까지 제거 하지 참가자를 요구 하십시오.</li>
		<li>조이스틱 및 헤드폰을 제거 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
실험 후 설문 조사
	<ol>
<li>실험 후 설문 조사에 대 한 참가자는 키보드와 마우스와 함께 제공 (예., 짧은 스트레스 상태 설문 조사, 자체 평가 마네킹, 시뮬레이터 병 질문의 두 번째 부분).</li>
		<li>그들이 묻는 질문의 또 다른 시리즈는 컴퓨터에 그리고 그 또는 그녀가 요청할 수 있습니다 질문 필요한 경우 참가자에 게 알립니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
실험 세션의 끝
	<ol>
<li>실험 부분 지금 완료 참가자에 게 알립니다. 그녀 또는 그는 실험에 참가 위한 감사 합니다.</li>
		<li>참가자에 게 그녀가 지금 ECG 전극을 제거할 수 있습니다.</li>
		<li>참가자에 밖으로 지불 하 고 인쇄 된 영수증을 서명 하도록 요구 하십시오.</li>
		<li>참가자는 실험의 목적에 관한 질문을 요청 하 고 실험 방 밖에 서 그를 또는 그녀를 호위.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 후 각 실험 세션
<ol><li>실험 진단 수행 하려면 이브에서 "평가" 메뉴를 엽니다 (예., 궤적을 재생), EDA/ECG 소프트웨어에 생리 적인 측정 파일을 저장 하 고.</li>
	<li>이브에서 "평가" 메뉴에서 생리 측정 파일에 이벤트를 표시 하려면 "이벤트 표시자 추가" 버튼을 누릅니다. 이 단계는 특정 실험 단계는 생리 적인 데이터의 분석을 위해 중요 한.</li>
	<li>EDA/ECG 소프트웨어의 생리 적 측정 파일에 EDA/ECG 파일을 저장 합니다.</li>
	<li>Evertools 패키지를 사용 하 여 백업에 대 한 실험 데이터를 내보냅니다.</li>
	<li>EDA/심전도 기계 떨어져 전환 하 고 알코올 패드와 EDA 전극을 청소 합니다.</li>
	<li>마크 참가자 참가자 모집 시스템에서 나타났다.</li>
</ol>

<ol>
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Lead positioning Available from: <a target="_blank" href="https://lifeinthefastlane.com/ecg-library/basics/lead-positioning/">https://lifeinthefastlane.com/ecg-library/basics/lead-positioning/</a> (2017)</li><li>Wilder, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+law+of+initial+value+in+neurology+and+psychiatry.">The law of initial value in neurology and psychiatry.</a> The Journal of Nervous and Mental Disease. 125 (1), 73-86 (1957).</li><li>Loomis, J., Knapp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+Perception+of+Egocentric+Distance+in+Real+and+Virtual+Environments.">Visual Perception of Egocentric Distance in Real and Virtual Environments.</a> Virtual and Adaptive Environments. , 21-46 (2003).</li><li>Richardson, A. 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O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calibrating+Visual+Path+Integration+in+VEs.">Calibrating Visual Path Integration in VEs.</a> Presence: Teleoperators and Virtual Environments. 10 (2), 216-224 (2001).</li><li>Thrash, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+control+interfaces+for+desktop+virtual+environments.">Evaluation of control interfaces for desktop virtual environments.</a> Presence. 24 (4), (2015).</li><li>Kinateder, M., Warren, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+Influence+on+Evacuation+Behavior+in+Real+and+Virtual+Environments.">Social Influence on Evacuation Behavior in Real and Virtual Environments.</a> Frontiers in Robotics and AI. 3, 43 (2016).</li><li>Loomis, J. M., Blascovich, J. J., Beall, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immersive+virtual+environment+technology+as+basic+research+tool+in+psychology.">Immersive virtual environment technology as basic research tool in psychology.</a> Behavior Research Methods, Instruments &amp; Computers. 31 (4), 557-564 (1999).</li></ol>

저자는 공개 없다.

현재 신문에서 우리는 이브 프레임 워크를 사용 하 여 생리 적 장치와 VR에 실험을 실시 하기 위한 프로토콜을 설명. 추가 하드웨어 고려 사항 때문에 이러한 유형의 실험 독특합니다 (예., 생리 적인 장치 및 기타 주변 장치), VR, 및 데이터 관리 요구 사항을 사용 하 여 생리 적인 데이터를 수집 하기 위한 예비 단계. 현재 프로토콜은 동시에 여러 주변 장치에서 데이터를 수집 하려는 경험에 ?...

인지 과학1,2,3, 컴퓨터 과학6 , 신경 과학4,5, 등 여러 분야에 대 한 중요 한 의미를가지고 개인 탐색 하는 방법 이해 , 7. 탐색 모두 실제 및 가상 환경에서 조사 되었습니다. 실제 실험의 한 장점은 탐색 제어 인터페이스의 중재를 필요로 하지 않는 및 따라서 현실적 공간 동작을 생성할 수 있습니다. 가상 현실 (VR) 실험 행동의 더 정확한 측정을 위해 허용 하는 반면, (예., 궤도 걷고) 생리 (예., 심장 박동) 데이터, 뿐만 아니라 더 많은 실험 제어 (즉,., 내부 유효성)입니다. 차례 차례로,이 방법은 데이터의 더 간단한 해석에 따라서 더 강력한 이론 탐색의 발생할 수 있습니다. 또한, 신경 과학 연구 참가자는 가상 환경에 종사 하는 동안 탐색의 신경 상관 관계를 조사할 수 있지만 물리적으로 이동할 수 없습니다 때문에 VR에서 활용할 수 있습니다. 컴퓨터 과학자, VR에 탐색 처리 능력, 메모리 및 컴퓨터 그래픽 몰입 경험을 보장 하기 위해 독특한 개발을 필요 합니다. VR 실험 결과 또한에 적용할 수 있는 건축과 제작 건물의 디자인을 알리는 레이아웃8 및 지도 기능9 실제 탐색을 촉진 하기 위하여. 최근, 그것의 비용의 극적인 감소와 결합 된 VR 기술의 발전은 그들의 실험적인 디자인에 대 한 VR을 채용 하는 실험실의 증가에 이르렀다. 이 성장 인기 때문에 연구원 VR 응용 프로그램의 구현을 간소화 하 고 실험 워크플로 표준화 하는 방법을 고려해 야 합니다. 이 방법은 이론 발전에 교대 리소스 구현에서 도움이 되며 VR의 기존 기능을 확장.
VR 설정에서 더 적은 현실 디스플레이와 컨트롤을 배열할 수 있다. 보다 현실적인 VR 설정 추가 인프라 큰 추적 공간 등 및 고해상도 표시10요구 해 경향이 있다. 이러한 시스템 자주 주사 눈에 보이지 않는 회전 및 시각적 피드백을 사용자에 게 제공으로 번역 하려면 리디렉션된 워킹 알고리즘을 고용 하 고 효과적으로 참가자는11 를 이동할 수 있는 가상 환경 확대 , 12. 이러한 알고리즘 일반화에 그들은 환경 구조13 의 지식이 필요로 하지 않습니다 또는 예측 그들은 가정 사용자14에 대 한 특정 경로 될 수 있습니다. 리디렉션된 산책에 대부분의 연구는 사용 하지만 헤드 마운트 디스플레이 (HMDs), 일부 연구 자들은 큰 프로젝션 시스템의 일환으로 제자리에서 걷기와 함께이 기술의 버전을 사용 (예., 동굴)15. HMDs는 참가자의 머리에 실행 될 수 있다, 하는 동안 동굴 디스플레이 넓은 수평 시야16,17를 제공 하는 경향이 있다. 그러나, 적은 인프라 VR 시스템 데스크톱 디스플레이18,19를 사용 하 여 필요 합니다. Neuroscientific 연구는 또한20,21,22, 스캔 후 fMRI와 함께에서 함께에서 검색 하는 동안 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)와 함께에서 VR 시스템 채택 23,24를 기록 하는 동안 electroencephalography (뇌 파). 소프트웨어 프레임 워크는 다양 한 디스플레이 탐색 연구에 사용 되는 컨트롤을 조정 하기 위해 필요 합니다.
VR 및 생리 적인 데이터를 통합 하는 연구는 데이터 수집 및 동기화와 같은 추가적인 도전 포즈. 그러나, 생리 데이터 탐색 잠재력과 공간 행동 사이 관계를 중재할 수 있는 암시적 프로세스의 조사에 대 한 수 있습니다. 실제로, 스트레스와 탐색의 관계 공부 하고있다 데스크탑 VR 및 다른 생리 적인 센서의 조합을 사용 하 여 (즉,., 심장 박동, 혈압, 피부 전도성, 침 코 티 솔과 알파-아 밀라 제)25 , 26 , 27 , 28. 밴 Gerven와 동료29 탐색 전략 및 모리스 물 미로 작업 및 몇 가지 생리 적 조치의 가상 현실 버전을 사용 하 여 성능에 대 한 스트레스의 영향을 조사 하는 등 (예., 피부 전도도, 심장 박동, 혈압). 그들의 결과 공개 스트레스 랜드마크 사용 측면에서 탐색 전략을 예측 (즉., allocentric 대 자기 중심) 하지만 탐색 성능 관련 되지 않았습니다. 일반적으로, 이전의 연구 결과 일치 하지 않습니다 다소 탐색 성능 및 공간 메모리에 대 한 스트레스의 효과 관한. 이 패턴은 스트레스의 분리에 기인 될 수 있습니다 (예., 차가운 pressor 절차26, 스타 거울 추적 작업25) 실제 탐색 작업, 간단한 미로 같은 가상 환경 ( 의 사용에서 예를 들어., 가상 모리스 물 미로26, 가상 광선 팔 미로28), 및 방법론 세부 사항에서 차이 (예., 스트레스, 생리 적인 데이터의 종류의 종류). 수집 된 생리 데이터 형식에서 차이 구현 하 고 이러한 연구 결과의 분석에 대 한 문제가 될 수 있습니다.
가상 실험 (이브) 프레임 워크에서 실험 설계, 구현, 및 VR 실험, 추가 주변 장치에 특히 그들의 분석을 용이 하 게 (예., 눈 추적자, 생리 적 장치)30. 이브 프레임 워크는 자유롭게 사용할 수 GitHub (https://cog-ethz.github.io/EVE/)에 오픈 소스 프로젝트. 이 프레임 워크는 인기 있는 Unity 3D 게임 엔진 (https://unity3d.com/) 및 MySQL 데이터베이스 관리 시스템 (https://www.mysql.com/)를 기반으로 합니다. 연구원은 제어 인터페이스, 기본 탐색 작업 훈련 사전 및 사후 연구 설문 조사, 어떤 생리 적인 데이터에 대 한 기준 측정을 포함 하는 VR 실험의 다양 한 단계를 준비 하기 위하여 이브 프레임 워크를 사용할 수 및 탐색 환경 공간 메모리에 대 한 테스트 (예., 상대 방향 판단). 경험 또한 집계의 서로 다른 수준에서 서로 다른 소스에서 데이터의 동기화를 제어할 수 있습니다 (예., 재판, 블록, 또는 세션). 데이터 소스는 실제 있을 수 있습니다 (즉., 사용자에 연결 된 테이블의 자료를 참조) 또는 가상 (즉., 참가자의 아바타 및 가상 환경 간의 상호 작용에 의존). 예를 들어 실험 녹음 심장 박동 및 위치/방향 참가자 로부터 그 참가자의 아바타 가상 환경의 특정 영역을 통해 이동 하는 경우 필요할 수 있습니다. 이 모든 데이터는 자동으로 MySQL 데이터베이스에 저장 하 고 재생 기능과 R 패키지 evertools (https://github.com/cog-ethz/evertools/)와 평가. Evertools 내보내기 기능, 기본 기술 통계를 제공 하 고 데이터의 분포에 대 한 진단 도구.
물리적 인프라 및 VR 시스템의 다양 한 이브 프레임 워크를 배포할 수 있습니다. 현재 프로토콜에서 우리는 ETH 취리히 (그림 1)에서 NeuroLab에 하나의 특정 구현을 설명합니다. NeuroLab 6 m 룸 칸막이 포함 하는 VR 시스템 (2.6 m x 2.0 m), 그리고 생리 적 센서 부착 커튼이 지역 뇌 파 실험을 실시에 대 한 격리 된 챔버를 포함 하 여 12 m 이다. VR 시스템 포함 55"초 고화질 텔레비전 디스플레이, 하이 엔드 게이밍 컴퓨터, 조이스틱 제어 인터페이스, 그리고 여러 가지 생리 적 센서 ( 재료의 표참조). 다음 섹션에서 우리는 스트레스 및 탐색에 이브 프레임 워크 및 생리 적인 센서, 한 연구에서 현재 대표적인 결과 사용 하 여 NeuroLab에서 탐색 실험을 실시 하기 위한 프로토콜을 설명 하 고 토론 기회 그리고이 시스템와 관련 된 문제입니다.

<table><tbody><tr><td>Alienware Area 51 Base</td><td>Dell&amp;nbsp;</td><td>210-ADHC</td><td>Computation</td></tr><tr><td>138 cm 4K Ultra-HD LED-TV</td><td>Samsung</td><td>UE55JU6470U</td><td>Display</td></tr><tr><td>SureSigns VS2+</td><td>Philips Healthcare</td><td>863278</td><td>Blood Pressure</td></tr><tr><td>PowerLab 8/35</td><td>AD Instruments</td><td>PL3508</td><td>Skin Conductance</td></tr><tr><td>PowerLab 26T (LTS)</td><td>AD Instruments</td><td>ML4856</td><td>Heart Rate</td></tr><tr><td>Extreme 3D Pro Joystick</td><td>Logitech</td><td>963290-0403</td><td>HID</td></tr></tbody></table>

virtual reality experiments with physiological measures

가상 현실 (VR) 실험 점점 실제 관찰 및 실험실 실험에 비해 각각 그들의 내부 및 외부 타당성 때문에 고용 됩니다. VR 지리적 시각화 및 공간 행동의 조사에 대 한 특히 유용합니다. 공간 행동 연구, VR 탐색 및 생리 적 측정 사이의 관계를 공부에 대 한 플랫폼을 제공 (예., 피부 전도성, 심장 박동, 혈압). 특히, 생리 적 측정 소설 질문 및 제한 공간 능력, 전략, 성과의 이전 이론 연구자 수 있습니다. 예를 들어 탐색 성능에서 개별 차이 정도는 흥분에 변화 중재 작업 어려움의 효과 의해 설명 될 수 있습니다. 그러나, 설계 및 VR 실험의 구현에 복잡 한 그들의 주요 연구 목표에서 경험 주의 분산 하 고 데이터 수집 및 분석에 비리를 소개 수 있습니다. 이러한 과제를 해결 하기 위해 실험에 가상 환경 (이브) 컨트롤 훈련 참가자 등 표준화 된 모듈을 포함 하는 프레임 워크 인터페이스, 데이터 수집, 설문 조사를 사용 하 여 생리의 동기화 측정 및 데이터 저장 이브는 또한 데이터 관리, 시각화, 및 평가에 필요한 인프라를 제공합니다. 현재 종이 생리 센서와 VR에 탐색 실험을 실시 이브 프레임 워크를 사용 하는 프로토콜을 설명 합니다. 프로토콜 모집 참가자, 생리 적 센서 부착 실험 이브를 사용 하 여 이브 평가 도구와 수집 된 데이터를 평가 및 관리에 필요한 단계를 나열 합니다. 전반적으로,이 프로토콜 설계 및 구현 VR 실험의 생리 적인 센서 덕분 미래 연구를 촉진 한다.

각 참가자는 NeuroLab에서에서 우리는 일반적으로 생리 적인 데이터를 수집 (예., 심전도), 설문 조사 데이터 (예., 방향 또는 SBSOD31의 산타 바바라 감각), 및 탐색 데이터 (예., 경로 가상 환경)입니다. 예를 들어 심장 박동 (ECG 데이터에서 파생 된)에 변화 변화 다른 생리32 및 각자 보고 측정33와 함께 스?...

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Virtual Reality Experiments with Physiological Measures

가상 현실 생리 측정 실험

가상 현실 (VR) 실험을 구현 하 고 세심 한 계획이 필요 어려울 수 있습니다. 이 프로토콜 설계 및 인간 참가자 로부터 생리 데이터를 수집 하는 VR 실험의 구현 하는 방법을 설명 합니다. 가상 환경 (이브) 프레임 워크에서 실험은이 과정을 가속 하기 위하여 채택 된다.

Virtual reality (VR) experiments are increasingly employed because of their internal and external validity compared to real-world observation and ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

12.6K 조회수.  ETH Zürich. 가상 현실 (VR) 실험을 구현 하 고 세심 한 계획이 필요 어려울 수 있습니다. 이 프로토콜 설계 및 인간 참가자 로부터 생리 데이터를 수집 하는 VR 실험의 구현 하는 방법을 설명 합니다. 가상 환경 (이브) 프레임 워크에서 실험은이 과정을 가속 하기 위하여 채택 된다.

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Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality 

Fear conditioning is a widely used paradigm in non-human animal research to investigate the neural mechanisms underlying fear and anxiety. A major challenge in conducting conditioning studies in humans is the ability to strongly manipulate or simulate the environmental contexts that are associated with conditioned emotional behaviors. In this regard, virtual reality (VR) technology is a promising tool. Yet, adapting this technology to meet experimental constraints requires special accommodations. Here we address the methodological issues involved when conducting fear conditioning in a fully immersive 6-sided VR environment and present fear conditioning data.
In the real world, traumatic events occur in complex environments that are made up of many cues, engaging all of our sensory modalities. For example, cues that form the environmental configuration include not only visual elements, but aural, olfactory, and even tactile. In rodent studies of fear conditioning animals are fully immersed in a context that is rich with novel visual, tactile and olfactory cues. However, standard laboratory tests of fear conditioning in humans are typically conducted in a nondescript room in front of a flat or 2D computer screen and do not replicate the complexity of real world experiences. On the other hand, a major limitation of clinical studies aimed at reducing (extinguishing) fear and preventing relapse in anxiety disorders is that treatment occurs after participants have acquired a fear in an uncontrolled and largely unknown context. Thus the experimenters are left without information about the duration of exposure, the true nature of the stimulus, and associated background cues in the environment1. In the absence of this information it can be difficult to truly extinguish a fear that is both cue and context-dependent. Virtual reality environments address these issues by providing the complexity of the real world, and at the same time allowing experimenters to constrain fear conditioning and extinction parameters to yield empirical data that can suggest better treatment options and/or analyze mechanistic hypotheses.
In order to test the hypothesis that fear conditioning may be richly encoded and context specific when conducted in a fully immersive environment, we developed distinct virtual reality 3-D contexts in which participants experienced fear conditioning to virtual snakes or spiders. Auditory cues co-occurred with the CS in order to further evoke orienting responses and a feeling of "presence" in subjects 2 . Skin conductance response served as the dependent measure of fear acquisition, memory retention and extinction.

Human Fear Conditioning Conducted in Full Immersion 3-Dimensional Virtual Reality

Classical fear conditioning paradigm was adapted for human participants in a fully immersive virtual reality setting. Using a discrimination paradigm, conditioned fear, cue and context memory retention, and extinction was measured with skin conductance response to dynamic virtual snakes and spiders (the conditioned stimuli) in two distinct virtual contexts.

전체 투입 3 차원 가상 현실에서 실시 인간 두려움 컨디셔닝

Fear conditioning is a widely used paradigm in non-human animal research to investigate the neural mechanisms underlying fear and anxiety. A major ...

연구

신경과학

Creating Virtual-hand and Virtual-face Illusions to Investigate Self-representation

Studies investigating how people represent themselves and their own body often use variants of &#34;ownership illusions&#34;, such as the traditional rubber-hand illusion or the more recently discovered enfacement illusion. However, these examples require rather artificial experimental setups, in which the artificial effector needs to be stroked in synchrony with the participants&#39; real hand or face&#8212;a situation in which participants have no control over the stroking or the movements of their real or artificial effector. Here, we describe a technique to establish ownership illusions in a setup that is more realistic, more intuitive, and of presumably higher ecological validity. It allows creating the virtual-hand illusion by having participants control the movements of a virtual hand presented on a screen or in virtual space in front of them. If the virtual hand moves in synchrony with the participants&#39; own real hand, they tend to perceive the virtual hand as part of their own body. The technique also creates the virtual-face illusion by having participants control the movements of a virtual face in front of them, again with the effect that they tend to perceive the face as their own if it moves in synchrony with their real face. Studying the circumstances that illusions of this sort can be created, increased, or reduced provides important information about how people create and maintain representations of themselves.

Here, we describe virtual-hand and virtual-face illusion paradigms that can be used to study body-related self-perception/-representation. They have already been used in various studies to demonstrate that, under specific conditions, a virtual hand or face can be incorporated into one&#39;s body representation, suggesting that body representations are rather flexible.

가상-손과 가상 얼굴 환상을 만드는 것은 자기 표현을 조사하기

Studies investigating how people represent themselves and their own body often use variants of &#34;ownership illusions&#34;, such as the traditional ...

행동분석학

Using a Virtual Store As a Research Tool to Investigate Consumer In-store Behavior

People&#39;s responses to products and/or choice environments are crucial to understanding in-store consumer behaviors. Currently, there are various approaches (e.g., surveys or laboratory settings) to study in-store behaviors, but the external validity of these is limited by their poor capability to resemble realistic choice environments. In addition, building a real store to meet experimental conditions while controlling for undesirable effects is costly and highly difficult. A virtual store developed by virtual reality techniques potentially transcends these limitations by offering the simulation of a 3D virtual store environment in a realistic, flexible, and cost-efficient way. In particular, a virtual store interactively allows consumers (participants) to experience and interact with objects in a tightly controlled yet realistic setting. This paper presents the key elements of using a desktop virtual store to study in-store consumer behavior. Descriptions of the protocol steps to: 1) build the experimental store, 2) prepare the data management program, 3) run the virtual store experiment, and 4) organize and export data from the data management program are presented. The virtual store enables participants to navigate through the store, choose a product from alternatives, and select or return products. Moreover, consumer-related shopping behaviors (e.g., shopping time, walking speed, and number and type of products examined and bought) can also be collected. The protocol is illustrated with an example of a store layout experiment showing that shelf length and shelf orientation influence shopping- and movement-related behaviors. This demonstrates that the use of a virtual store facilitates the study of consumer responses. The virtual store can be especially helpful when examining factors that are costly or difficult to change in real life (e.g., overall store layout), products that are not presently available in the market, and routinized behaviors in familiar environments.

This paper describes the use of a desktop virtual store to create virtual shopping environments to investigate in-store consumer behavior. A description of the protocol to build and run experiments, example results from an experiment concerning store layout, and important considerations when conducting virtual store experiments are presented.

소비자 매장 내 행동을 조사하는 연구 도구로 가상 저장소 사용

People&#39;s responses to products and/or choice environments are crucial to understanding in-store consumer behaviors. Currently, there are various ...

The use of Biofeedback in Clinical Virtual Reality: The INTREPID Project

Generalized anxiety disorder (GAD) is a psychiatric disorder characterized by a constant and unspecific anxiety that interferes with daily-life activities. Its high prevalence in general population and the severe limitations it causes, point out the necessity to find new efficient strategies to treat it. Together with the cognitive-behavioral treatments, relaxation represents a useful approach for the treatment of GAD, but it has the limitation that it is hard to be learned. The INTREPID project is aimed to implement a new instrument to treat anxiety-related disorders and to test its clinical efficacy in reducing anxiety-related symptoms. The innovation of this approach is the combination of virtual reality and biofeedback, so that the first one is directly modified by the output of the second one. In this way, the patient is made aware of his or her reactions through the modification of some features of the VR environment in real time. Using mental exercises the patient learns to control these physiological parameters and using the feedback provided by the virtual environment is able to gauge his or her success. The supplemental use of portable devices, such as PDA or smart-phones, allows the patient to perform at home, individually and autonomously, the same exercises experienced in therapist's office. The goal is to anchor the learned protocol in a real life context, so enhancing the patients' ability to deal with their symptoms. The expected result is a better and faster learning of relaxation techniques, and thus an increased effectiveness of the treatment if compared with traditional clinical protocols.

The Project on Virtual Reality Intelligent Multi-sensor System for the Treatment of Anxiety-related Disorders (INTREPID) is aimed at developing a multi-sensor context-aware virtual reality system for the treatment of anxiety-related disorders.

임상 가상 현실의 생체 자기 제어의 사용 인트 리피드 프로젝트

Generalized anxiety disorder (GAD) is a psychiatric disorder characterized by a constant and unspecific anxiety that interferes with daily-life ...

생물학

Evaluating Flight Performance and Eye Movement Patterns Using Virtual Reality Flight Simulator

Efficient and economical performance evaluation of pilots has become critical to the aviation industry. With the development of virtual reality (VR) and the combination of eye-tracking technology, solutions to meet these needs are becoming a reality. Previous studies have explored VR-based flight simulators, focusing mainly on technology validation and flight training. The current study developed a new VR flight simulator to evaluate pilots' flight performance based on eye movement and flight indicators in a 3D immersive scene. During the experiment, 46 participants were recruited: 23 professional pilots and 23 college students without flight experience. The experiment results showed significant differences in flight performance between participants with and without flight experience, the former being higher than the latter. In contrast, those with flight experience showed more structured and efficient eye-movement patterns. These results of the differentiation of flight performance demonstrate the validity of the current VR flight simulator as a flight performance assessment method. The different eye-movement patterns with flight experience provide the basis for future flight selection. However, this VR-based flight simulator has shortcomings like motion feedback compared to traditional flight simulators. This flight simulator platform is highly flexible except for the apparent low cost. It can meet the diverse needs of researchers (e.g., measuring situation awareness, VR sickness, and workload by adding relevant scales).

A new virtual reality flight simulator was built, which enables efficient and low-cost evaluation of flight performance and eye movement patterns. It also provides a high-potential research tool for ergonomics and other research.

Virtual Reality Flight Simulator를 사용한 비행 성능 및 안구 운동 패턴 평가

Efficient and economical performance evaluation of pilots has become critical to the aviation industry. With the development of virtual reality (VR) and ...

The Immersive Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping Platform for the Assessment of Instrumental Activities of Daily Living

A decline in the performance of instrumental activities of daily living (IADLs) has been proposed as a prodromal marker of neurological disease. Existing clinical and performance-based IADL assessments are not feasible for integration into clinical medicine. Virtual reality (VR) is a powerful yet underutilized tool that could advance the diagnosis and treatment of neurological disease. An impediment to the adoption and scaling of VR in clinical neurology is VR-related sickness resulting from sensory inconsistencies between the visual and vestibular systems (i.e., locomotion problem).
The Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping (CC-VRS) platform attempts to solve the locomotion problem by coupling an omnidirectional treadmill with high-resolution VR content, enabling the user to physically navigate a virtual grocery store to simulate shopping. The CC-VRS consists of Basic and Complex shopping experiences; both require walking 150 m and retrieving five items. The Complex experience has additional scenarios that increase the cognitive and motor demands of the task to better represent the continuum of activities associated with real-world shopping. The CC-VRS platform provides objective and quantitative biomechanical and cognitive outcomes related to the user&#39;s IADL performance. Initial data indicate that the CC-VRS results in minimal VR-sickness and is feasible and tolerable for older adults and patients with Parkinson&#39;s disease (PD). The considerations underlying the development, design, and hardware and software technology are reviewed, and initial models of integration into primary care and neurology are provided.

Virtual reality (VR) is a powerful yet underutilized approach to advance the diagnosis and treatment of neurological disease. The Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping platform combines state-of-the-art VR content with an omnidirectional treadmill to quantify instrumental activities of daily living-a proposed prodromal marker of neurological disease.

몰입형 클리블랜드 클리닉 가상 현실 쇼핑 플랫폼 일상 생활의 도구 활동 평가

A decline in the performance of instrumental activities of daily living (IADLs) has been proposed as a prodromal marker of neurological disease. Existing ...

공학

정량적 움직임-근육 활동 평가를 위한 VR과 바이오센서 통합

Setup for the Quantitative Assessment of Motion and Muscle Activity During a Virtual Modified Box and Block Test

The ability to move allows us to interact with the world. When this ability is impaired, it can significantly reduce one's quality of life and independence and may lead to complications. The importance of remote patient evaluation and rehabilitation has recently grown due to limited access to in-person services. For example, the COVID-19 pandemic unexpectedly resulted in strict regulations, reducing access to non-emergent healthcare services. Additionally, remote care offers an opportunity to address healthcare disparities in rural, underserved, and low-income areas where access to services remains limited. 
Improving accessibility through remote care options would limit the number of hospital or specialist visits and render routine care more affordable. Finally, the use of readily available commercial consumer electronics for at-home care can enhance patient outcomes due to improved quantitative observation of symptoms, treatment efficacy, and therapy dosage. While remote care is a promising means to address these issues, there is a crucial need to quantitatively characterize motor impairment for such applications. The following protocol seeks to address this knowledge gap to enable clinicians and researchers to obtain high-resolution data on complex movement and underlying muscle activity. The ultimate goal is to develop a protocol for remote administration of functional clinical tests. 
Here, participants were instructed to perform a medically-inspired Box and Block task (BBT), which is frequently used to assess hand function. This task requires subjects to transport standardized cubes between two compartments separated by a barrier. We implemented a modified BBT in virtual reality to demonstrate the potential of developing remote assessment protocols. Muscle activation was captured for each subject using surface electromyography. This protocol allowed for the acquisition of high-quality data to better characterize movement impairment in a detailed and quantitative manner. Ultimately, these data have the potential to be used to develop protocols for virtual rehabilitation and remote patient monitoring.

저자 스포트라이트: Enhancing Remote Rehabilitation with Virtual Reality and Electromyography

The protocol described here aims to enhance the quantitative evaluation of upper limb deficits, with the goal of developing additional technology for remote assessment both in the clinic and at home. Virtual reality and biosensor technologies are combined with standard clinical techniques to provide insights into the functioning of the neuromuscular system.

Virtual Modified Box and Block Test 중 동작 및 근육 활동의 정량적 평가를 위한 설정

The ability to move allows us to interact with the world. When this ability is impaired, it can significantly reduce one's quality of life and ...

뇌-컴퓨터 인터페이스 시스템에서 VR 디지털 아바타를 사용한 모터 이미지

Motor Imagery Performance Through Embodied Digital Twins in a Virtual Reality-Enabled Brain-Computer Interface Environment

This study introduces an innovative framework for neurological rehabilitation by integrating brain-computer interfaces (BCI) and virtual reality (VR) technologies with the customization of three-dimensional (3D) avatars. Traditional approaches to rehabilitation often fail to fully engage patients, primarily due to their inability to provide a deeply immersive and interactive experience. This research endeavors to fill this gap by utilizing motor imagery (MI) techniques, where participants visualize physical movements without actual execution. This method capitalizes on the brain's neural mechanisms, activating areas involved in movement execution when imagining movements, thereby facilitating the recovery process. The integration of VR's immersive capabilities with the precision of electroencephalography (EEG) to capture and interpret brain activity associated with imagined movements forms the core of this system. Digital Twins in the form of personalized 3D avatars are employed to significantly enhance the sense of immersion within the virtual environment. This heightened sense of embodiment is crucial for effective rehabilitation, aiming to bolster the connection between the patient and their virtual counterpart. By doing so, the system not only aims to improve motor imagery performance but also seeks to provide a more engaging and efficacious rehabilitation experience. Through the real-time application of BCI, the system allows for the direct translation of imagined movements into virtual actions performed by the 3D avatar, offering immediate feedback to the user. This feedback loop is essential for reinforcing the neural pathways involved in motor control and recovery. The ultimate goal of the developed system is to significantly enhance the effectiveness of motor imagery exercises by making them more interactive and responsive to the user's cognitive processes, thereby paving a new path in the field of neurological rehabilitation.

저자 스포트라이트: EEG, 운동 이미지 및 가상 현실을 통한 신경 재활 향상

Motor imagery in a virtual reality environment has wide applications in brain-computer interface systems. This manuscript outlines the use of personalized digital avatars that resemble the participants performing movements imagined by the participant in a virtual reality environment to enhance immersion and a sense of body ownership.

가상 현실 지원 뇌-컴퓨터 인터페이스 환경에서 구현된 디지털 트윈을 통한 모터 이미지 성능

This study introduces an innovative framework for neurological rehabilitation by integrating brain-computer interfaces (BCI) and virtual reality (VR) ...

가상 현실 생리 측정 실험

요약

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전체 투입 3 차원 가상 현실에서 실시 인간 두려움 컨디셔닝

가상-손과 가상 얼굴 환상을 만드는 것은 자기 표현을 조사하기

소비자 매장 내 행동을 조사하는 연구 도구로 가상 저장소 사용

임상 가상 현실의 생체 자기 제어의 사용 인트 리피드 프로젝트

Virtual Reality Flight Simulator를 사용한 비행 성능 및 안구 운동 패턴 평가

몰입형 클리블랜드 클리닉 가상 현실 쇼핑 플랫폼 일상 생활의 도구 활동 평가

Virtual Modified Box and Block Test 중 동작 및 근육 활동의 정량적 평가를 위한 설정

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가상 현실 지원 뇌-컴퓨터 인터페이스 환경에서 구현된 디지털 트윈을 통한 모터 이미지 성능