研究人员发现 VR 对儿童和成人的影响不同

洛桑联邦理工学院的研究人员发现，虚拟现实 (VR) 对儿童的影响与成人不同。 鉴于在这一领域针对成人和儿童所做的工作很少，这项新研究是关键。 

VR 上的有趣观察

早在 2016 年，洛桑联邦理工学院 (EPFL) 毕业生詹妮弗·米尔布拉特 (Jennifer Miehlbradt) 就做出了一个有趣的观察。 Miehlbradt 允许用户通过移动躯干在虚拟景观中穿过一系列障碍物来在她的 VR 上驾驶无人机。

“成年人使用简单的躯干动作飞过虚拟障碍物没有问题，但我注意到孩子们就是做不到，”米尔布拉特说。 “就在那时，西尔维斯特罗让我去他的办公室。”

当时，米尔布拉特受到贝尔塔雷利基金会翻译神经工程主席西尔维斯特罗·米塞拉 (Silvestro Micera) 的监督。 两人意识到 VR 躯干实验还有更多意义，它可以揭示有关儿童神经系统发育的一些信息。 当时，还没有文献研究 VR 耳机对儿童的影响。 

考虑到这一点，该团队决定与意大利理工学院合作，在几年内开始研究这一问题。 该研究涉及 80 名 6 岁至 10 岁的儿童，结果于上个月发表在 Scientific Reports.

“这项研究证实了技术在理解运动控制方面的潜力，”Micera 说。

成年人可以轻松地将头部运动与躯干断开来进行驾驶，类似于骑自行车的方式。 这个过程涉及多种感官输入的复杂整合，例如用于平衡的内耳视觉和本体感觉，即身体感知运动、动作和位置的能力。 

对于儿童来说，他们仍在发展躯干和头部运动的协调性，这使他们立即与成人不同。 这项研究的一个有趣的发现是，它违背了 25 年来用于描述上半身协调发展的个体发生模型。 该模型预测了头躯干系统从刚性控制到解耦的单向转变，表明姿势控制在 8 岁时已经成熟。

米尔布拉特目前正在洛桑大学 (UNIL) 完成博士后研究。

“该模型指出，从学会走路大约 1 岁到 6-7 岁，孩子们将通过躯干、头部和手臂之间的刚性连接来控制整个上半身。 在这个年龄之后，孩子们逐渐学会独立控制所有关节，但在具有挑战性的条件下会采取严格的策略，”米尔布拉特继续说道。 “相反，我们发现，当使用由身体运动控制的虚拟系统时，年幼的孩子会尝试分别移动他们的头部和身体，而成年人则使用僵化的策略。”

实验结果

该团队进行的实验包括在孩子身上放置 VR 耳机和运动传感器，要求他们玩两个游戏。 在这两个实验中，孩子们在使用头部时表现出了与成人相似的控制能力。 然而，在使用躯干进行控制方面，他们无法跟上成年人的步伐。

首先要求孩子们将他们的头部和躯干与虚拟景观中不同方向显示的一条线对齐。 同时测量对准误差和头躯干协调性。 实验表明，孩子们可以相当容易地掌握头部控制，但每当他们被要求将躯干与虚拟线对齐时，最小的孩子就会高估自己的动作，并试图通过移动头部来补偿。

在第二个游戏中，孩子们被要求参加飞行场景。 在虚拟世界中，孩子坐在一只飞鹰的背上，他们的任务是捕捉沿路放置的金币。 孩子们再次更容易地用头部控制鸟儿的飞行。

对于科学家来说，所有这些都表明在 VR 环境中头部控制更容易，因为所需的方向与视觉输入一致。 当涉及到躯干控制时，这需要用户将视觉与实际控制分开，这需要头躯干协调。 幼儿更依赖视觉输入，而不是身体姿势的内部感觉，而 VR 环境会很快淹没孩子的大脑。

“结果表明，沉浸式 VR 可以扰乱儿童默认的协调策略，重新调整各种感官输入（视觉、本体感觉和前庭输入）的权重，以支持视觉，”Miehlbradt 解释道。

“VR 越来越受欢迎，不仅用于休闲，还用于治疗应用，例如康复和神经康复，或治疗恐惧症或可怕情况。 可以创建的场景的多样性以及可以带入原本繁琐的活动中的有趣方面使得这项技术对儿童特别有吸引力，我们应该意识到沉浸式 VR 可能会破坏孩子的默认协调策略，”Miehlbradt 说。