Forscher entdecken, dass VR Kinder und Erwachsene unterschiedlich beeinflusst

Forscher an der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne haben festgestellt, dass virtuelle Realität (VR) Kinder anders beeinflusst als Erwachsene. Die neue Forschung ist wichtig, da bisher wenig Arbeit in diesem Bereich geleistet wurde, sowohl für Erwachsene als auch für Kinder.

Interessante Beobachtung über VR

Im Jahr 2016 machte die EPFL-Absolventin Jennifer Miehlbradt eine interessante Beobachtung. Miehlbradt ermöglichte es den Benutzern, mit Hilfe von VR-Drohnen zu navigieren, indem sie ihre Körper bewegten, um durch eine Reihe von Hindernissen in einer virtuellen Landschaft zu fliegen.

“Erwachsene hatten keine Probleme, einfache Körperbewegungen zu verwenden, um durch die virtuellen Hindernisse zu fliegen, aber ich bemerkte, dass Kinder das einfach nicht konnten”, sagte Miehlbradt. “Das war der Moment, als Silvestro mich in sein Büro bat.”

Zu diesem Zeitpunkt wurde Miehlbradt von Silvestro Micera, Bertarelli Foundation Chair in Translation Neuroengineering, betreut. Das Paar erkannte, dass es mehr hinter dem VR-Körper-Experiment gab und dass es möglicherweise etwas über die Entwicklung des Nervensystems eines Kindes aussagen könnte. Zu diesem Zeitpunkt gab es keine Studie in der Literatur über die Auswirkungen von VR-Headsets auf Kinder.

Mit diesem Wissen beschloss das Team, die Studie über mehrere Jahre hinweg durchzuführen und mit dem italienischen Institut für Technologie zusammenzuarbeiten. Die Studie umfasste 80 Kinder im Alter von 6 bis 10 Jahren, und die Ergebnisse wurden letzten Monat in Scientific Reports veröffentlicht.

“Diese Studie bestätigt das Potenzial der Technologie, um motorische Kontrolle zu verstehen”, sagt Micera.

Erwachsene können leicht ihre Kopfbewegungen von ihrem Körper trennen, ähnlich wie sie ein Fahrrad fahren. Dieser Prozess umfasst die komplexe Integration mehrerer sensorischer Eingaben, wie z.B. die visuelle Eingabe aus dem Innenohr für das Gleichgewicht und die Propriozeption, die die Fähigkeit des Körpers ist, Bewegung, Aktion und Lage zu spüren.

Bei Kindern entwickeln sie noch ihre Koordination von Körper- und Kopfbewegungen, was sie von Erwachsenen unterscheidet. Eine der interessanten Erkenntnisse in dieser Studie ist, dass sie gegen das ontogenetische Modell spricht, das für 25 Jahre verwendet wurde, um die Entwicklung der Koordination der oberen Körperhälfte zu beschreiben. Dieses Modell sagt eine einrichtungsbezogene Übergang von rigider Kontrolle zu einer Entkopplung des Kopf-Körper-Systems voraus und zeigt, dass die posturale Kontrolle im Alter von 8 Jahren ausgereift ist.

Miehlbradt absolviert derzeit einen Postdoc an der Universität Lausanne (UNIL).

“Das Modell besagt, dass von der Erlangung des Gehens um das 1. Lebensjahr bis 6-7 Jahre Kinder ihre obere Körperhälfte als Ganzes mit starren Verbindungen zwischen Rumpf, Kopf und Armen kontrollieren. Nach diesem Alter lernen die Kinder allmählich, alle ihre Gelenke unabhängig zu kontrollieren, aber greifen in anspruchsvollen Bedingungen auf die starre Strategie zurück”, fährt Miehlbradt fort. “Stattdessen fanden wir heraus, dass, wenn ein virtuelles System mit Körperbewegungen gesteuert wird, die jüngeren Kinder versuchen, ihren Kopf und Körper getrennt zu bewegen, während Erwachsene die starre Strategie verwenden.”

Ergebnisse der Experimente

Das Experiment, das das Team durchführte, bestand darin, ein VR-Headset und einen Bewegungssensor auf das Kind zu setzen, während es aufgefordert wurde, zwei Spiele zu spielen. In beiden Experimenten zeigten die Kinder Kontrollfähigkeiten, die denen von Erwachsenen ähnelten, wenn sie ihren Kopf verwendeten. Sie konnten jedoch nicht mit den Erwachsenen mithalten, wenn es um die Verwendung ihres Körpers zur Steuerung ging.

Die Kinder wurden zunächst aufgefordert, ihren Kopf und Körper mit einer Linie auszurichten, die in verschiedenen Orientierungen in einer virtuellen Landschaft angezeigt wurde. Gleichzeitig wurden der Ausrichtungsfehler und die Kopf-Körper-Koordination gemessen. Das Experiment zeigte, dass Kinder die Kopfkontrolle relativ leicht meistern können, aber wenn sie aufgefordert werden, ihren Körper mit der virtuellen Linie auszurichten, über schätzen die jüngsten Kinder ihre Bewegungen und versuchen, durch Bewegen ihres Kopfes zu kompensieren.

Im zweiten Spiel wurden die Kinder aufgefordert, an einer Flugszene teilzunehmen. Das Kind sitzt auf dem Rücken eines fliegenden Adlers in der virtuellen Welt und muss goldene Münzen sammeln, die entlang eines Pfades angebracht sind. Die Kinder hatten wiederum weniger Probleme, den Flug des Vogels mit ihrem Kopf zu steuern.

Für die Wissenschaftler deutete all dies darauf hin, dass die Kopfkontrolle in VR-Umgebungen einfacher ist, weil die gewünschte Ausrichtung mit der visuellen Eingabe übereinstimmt. Wenn es um die Körpersteuerung geht, muss der Benutzer die visuelle Eingabe von der tatsächlichen Steuerung trennen, was eine Kopf-Körper-Koordination erfordert. Junge Kinder verlassen sich mehr auf visuelle Eingaben als auf interne Körperhaltungsempfindungen, und die VR-Umgebung kann das Gehirn eines Kindes schnell überfordern.

“Die Ergebnisse zeigen, dass immersive VR die Standard-Koordinationsstrategie von Kindern stören kann, indem sie die verschiedenen sensorischen Eingaben – visuell, propriozeptiv und vestibulär – zugunsten der visuellen Eingabe umgewichten”, erklärt Miehlbradt.

“VR gewinnt nicht nur an Popularität für Freizeitaktivitäten, sondern auch für therapeutische Anwendungen wie Rehabilitation und Neurorehabilitation oder die Behandlung von Phobien oder ängstlichen Situationen. Die Vielfalt der Szenarien, die erstellt werden können, und der spielerische Aspekt, der in ansonsten umständliche Aktivitäten gebracht werden kann, machen diese Technologie besonders attraktiv für Kinder, und wir sollten uns bewusst sein, dass immersive VR die Standard-Koordinationsstrategie von Kindern stören kann”, sagt Miehlbradt.