Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Виртуальная реальность (VR) экспериментов может быть трудно осуществить и требует тщательного планирования. Этот протокол описывает метод для разработки и осуществления экспериментов VR, которые собирают физиологических данных от человека участников. Эксперименты в рамках виртуальных сред (EVE) используется для ускорения этого процесса.
Виртуальная реальность (VR) эксперименты все чаще используются из-за их внутренней и внешней действительности, по сравнению с реальным наблюдений и лабораторных экспериментов, соответственно. VR особенно полезна для географической визуализации и расследований пространственного поведения. В исследование пространственного поведения, VR обеспечивает платформу для изучения взаимосвязи между навигации и физиологических мер (например., кожи проводимости, сердечного ритма, артериального давления). В частности физиологические меры позволяют исследователям для решения новых вопросов и ограничения предыдущих теории пространственных способностей, стратегий и производительности. Например индивидуальные различия в производительности навигации может быть объяснено степень, в которой изменения в возбуждение посредником эффекты сложности задачи. Однако сложности в разработке и осуществлении экспериментов VR может отвлечь экспериментаторов из их основных научных целей и ввести нарушений в сборе и анализе данных. Для решения этих проблем, интерфейс эксперименты в виртуальных средах (EVE) framework включает стандартизированные модули, такие как участник подготовки с элементом управления, сбора данных с помощью вопросников, синхронизации физиологических измерения и хранения данных. Ева также обеспечивает необходимую инфраструктуру для управления данными, визуализации и оценки. В настоящем документе описывается протокол, который использует Ева рамки для проведения экспериментов навигации в VR с физиологических датчиков. Протокол содержит необходимые шаги для вербовки участников, придавая физиологических датчиков, управляющей эксперимент с использованием EVE и оценки собранных данных с инструментами оценки Ева. В целом этот протокол будет способствовать будущих исследований путем рационализации разработки и осуществления VR экспериментов с физиологических датчиков.
Понимание, как перемещаться лиц имеет важные последствия для нескольких полей, включая когнитивной науки1,2,3, нейронауки4,5и компьютерные науки6 , 7. Навигация была исследована в реальных и виртуальных средах. Одним из преимуществ реальных экспериментов является навигации не требует посредничества интерфейса управления и таким образом может привести к более реалистичным пространственного поведения. В отличие от виртуальной реальности (VR) эксперименты позволяют для более точного измерения поведенческих (например., ходьба траектории) и физиологические (например., ЧСС) данных, а также более экспериментальный управления (т.е., внутренняя срок действия). В свою очередь такой подход может привести к простой интерпретации данных и таким образом более надежные теории навигации. Кроме того нейронауки могут воспользоваться VR, потому что исследователи могут исследовать нейронные корреляты навигации, в то время как участники участвуют в виртуальной среде, но не может двигаться физически. Для компьютерных ученых Навигация в VR требует уникальных разработок в процессорной мощности, памяти и компьютерной графики, с тем чтобы обеспечить захватывающий опыт. Результаты экспериментов VR может применяться также в архитектуре и картографии путем информирования дизайн здания макеты8 и карта функций9 для облегчения навигации реального мира. Недавно достижения в технологии VR в сочетании с резкое снижение его стоимости привели к увеличению числа лабораторий, используя VR за свои экспериментальные проекты. Из-за этой растущей популярности исследователи должны рассмотреть способы упорядочения осуществления VR приложений и стандартизировать процесс эксперимент. Этот подход поможет переключения ресурсов от осуществления развития теории и расширить существующие возможности VR.
VR установок может варьироваться от более до менее реалистичной с точки зрения дисплеи и элементов управления. Более реалистичные VR установках, как правило, требуют дополнительной инфраструктуры, например большие отслеживания пробелов и высоким разрешением отображает10. Эти системы часто используют перенаправленный пешеходных алгоритмов для того, чтобы придать незаметные вращений и переводы на визуальной обратной связи, предоставляемой пользователям и эффективно увеличить виртуальной среды, через которую участники могут двигаться11 , 12. Эти алгоритмы могут быть обобщенные в том, что они не требуют знания о природоохранной структуры13 или прогнозирования в том, что они предполагают конкретного пути для пользователя14. Хотя большинство исследований на перенаправленный ходьбе использовали руководитель конной отображает (ГМДО), некоторые исследователи используют версию этой техники с ходить на месте как часть большой проекции системы (например., пещеры)15. В то время как HMDs может осуществляться на голове участника, ПЕЩЕРЕ отображает, как правило, обеспечивают более широкое горизонтальное поле зрения16,17. Однако менее инфраструктура необходима для VR систем с использованием настольных дисплеев18,19. Neuroscientific исследования также использовала VR системы в сочетании с функциональной магнитно-резонансная томография (МРТ) во время сканирования20, в сочетании с МР-томографию после сканирования21,22и в сочетании с электроэнцефалография (ЭЭГ) во время записи2423,. С целью координации различных дисплеев и элементов управления, которые используются для навигации исследований необходимы рамки программного обеспечения.
Исследования, который включает в себя VR и физиологических данных создает дополнительные проблемы, такие как сбор данных и синхронизации. Однако физиологических данных позволяет для расследования неявных процессов, которые могут быть посредником взаимосвязь между поведением потенциальных и пространственной навигации. Действительно, связь между стрессом и навигации была изучена с помощью рабочего стола VR и сочетание различных физиологических датчиков (т.е., частота сердечных сокращений, артериальное давление, проводимость кожи, слюнных кортизола и альфа амилаза)25 , 26 , 27 , 28. Например, Ван Gerven и коллеги29 изучить влияние стресса на стратегия навигации и производительности с помощью виртуальной реальности версии задачи лабиринт Морриса воды и несколько физиологических мер (например., спазмолитическое проводимость, сердечного ритма, артериального давления). Их результаты показали, что стресс предсказал стратегия навигации с точки зрения использования ориентир (т.е., эгоцентрической против аллоцентрическом), но не была связана с производительностью навигации. В целом результаты предыдущих исследований несколько несовместимых относительно влияние стресса на пространственной памяти и производительностью навигации. Этот шаблон может быть обусловлено разделение стресса (например., холодная прессорных процедура26, звезда зеркало отслеживания задач25) от фактического навигации задачи, использование простой лабиринт как виртуальных сред ( например., виртуальный Моррис воды лабиринт26, виртуальный Радиальный/консольный торцовочный лабиринт28) и различия в методологические детали (например., тип стресса, тип физиологических данных). Различия в формате собранных физиологических данных также может быть проблематичным для осуществления и анализа таких исследований.
Эксперименты в рамках виртуальных экспериментов (EVE) содействует разработке, осуществлении и анализе VR экспериментов, особенно с дополнительных периферийных устройств (например., глаз трекеры, физиологические устройств)30. Ева рамки свободно имеющиеся как открытым исходным кодом проекта на GitHub (https://cog-ethz.github.io/EVE/). Эта структура основана на популярной единство 3D движок игры (https://unity3d.com/) и системы управления базами данных MySQL (https://www.mysql.com/). Исследователи могут использовать Ева рамки для подготовки на различных этапах эксперимента VR, включая до и после исследования вопросников, базовые измерения для любых физиологических данных, обучение с помощью интерфейса управления, главной навигации Целевая и тесты для пространственной памяти просмотренного окружающей среды (например., суждения относительно направления). Экспериментаторы также может управлять синхронизации данных из различных источников и на различных уровнях агрегирования (например., через испытания, блоков или сессий). Источники данных могут быть физические (т.е., подключенных к пользователю; см. Таблицу материалов) или виртуальный (т.е., зависит от взаимодействия между Аватар участника и виртуальной среды). Например эксперимент может потребоваться запись сердечного ритма и позиции/ориентации от участника, когда тот участник аватар движется по конкретной области виртуальной среды. Все эти данные автоматически сохраняются в базе данных MySQL и оценены с функциями воспроизведения и R пакет evertools (https://github.com/cog-ethz/evertools/). Evertools обеспечивает экспорт функций, основные Описательная статистика, и диагностические инструменты для распределения данных.
Ева рамки могут быть развернуты с различными VR систем и физической инфраструктуры. В настоящем протоколе мы описываем одной конкретной реализации на NeuroLab в ETH Zürich (рис. 1). NeuroLab — 12 м, номер 6 м, содержащий изолированные палаты для проведения экспериментов ЭЭГ, кабина для VR системы (2,6 м х 2,0 м), и занавешенное уголок для крепления физиологических датчиков. VR система включает в себя 55" ультра-высокой четкости телевизионных дисплей, high-end игровой компьютер, интерфейс управления джойстика и несколько физиологических датчиков (см. Таблицу материалы). В следующих разделах мы описать протокол для проведения эксперимента навигации в NeuroLab, с помощью рамки Ева и физиологических датчиков, настоящий представитель результаты одного исследования на стресс и навигации и обсудить возможности и проблемы, связанные с этой системой.
Следующий протокол был проведен в соответствии с руководящими принципами, утвержденными этики Комиссии ETH Zürich как часть предложения EK 2013-N-73.
1. набрать и подготовить участников
2. Подготовьте эксперимент и физиологических устройств с помощью Евы
3. Экспериментальная процедура
4. после каждой экспериментальной сессии
От каждого участника в NeuroLab, мы, как правило, собирают физиологических данных (например., ЭКГ), анкетные данные (например., Санта-Барбара чувство направления масштаба или SBSOD-31) и навигационные данные (например., пути через Виртуальная среда). На...
В настоящем документе мы описали протокол для проведения экспериментов в VR с физиологической устройств с помощью платформы накануне. Эти типы экспериментов являются уникальными из-за соображений дополнительного оборудования (например., физиологические устройства и другие периф...
Авторы не имеют ничего сообщать.
Виртуальная среда была любезно предоставленных ВИС игры (http://www.vis-games.de) для проведения исследований в виртуальной реальности.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Alienware Area 51 Base | Dell | 210-ADHC | Computation |
138 cm 4K Ultra-HD LED-TV | Samsung | UE55JU6470U | Display |
SureSigns VS2+ | Philips Healthcare | 863278 | Blood Pressure |
PowerLab 8/35 | AD Instruments | PL3508 | Skin Conductance |
PowerLab 26T (LTS) | AD Instruments | ML4856 | Heart Rate |
Extreme 3D Pro Joystick | Logitech | 963290-0403 | HID |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены