研究人员发现虚拟现实对儿童和成人有不同的影响

洛桑联邦理工学院（Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne）的研究人员发现，虚拟现实（VR）对儿童的影响与对成人的影响不同。鉴于这一领域的研究非常少，这一新研究对于成人和儿童来说都是至关重要的。

关于VR的有趣观察

2016年，洛桑联邦理工学院的毕业生Jennifer Miehlbradt做出了一个有趣的观察。Miehlbradt允许用户通过移动躯干来控制她的VR无人机，飞过一系列虚拟景观中的障碍。

“成年人可以轻松地使用简单的躯干运动来飞过虚拟障碍，但我注意到孩子们无法做到这一点，”Miehlbradt说。“那时，Silvestro让我去他的办公室。”

当时，Miehlbradt正在接受Silvestro Micera的指导，Micera是贝塔雷利基金会（Bertarelli Foundation）翻译神经工程学的主席。他们两人意识到，VR躯干实验中还有更多值得研究的东西，这可能会揭示儿童神经系统的发展情况。在那时，关于VR头显对儿童影响的研究还没有相关文献。

考虑到这一点，研究团队决定在几年内进行研究，并与意大利科技研究所（Italian Institute of Technology）合作。该研究涉及80名年龄在6至10岁之间的儿童，结果于上个月发表在Scientific Reports上。

“这项研究证实了技术理解运动控制的潜力，”Micera说。

成年人可以轻松地将头部运动与躯干运动分离，类似于他们骑自行车的方式。这个过程涉及多个感官输入的复杂集成，例如来自内耳的视觉平衡和本体感觉，即身体感知运动、动作和位置的能力。

对于儿童来说，他们仍然在发展躯干和头部运动的协调，这使他们与成年人不同。该研究中一个有趣的发现是，它与过去25年用来描述上身协调发展的本体发生模型相矛盾。该模型预测从1岁左右开始走路到6-7岁，儿童将以刚性连接的方式控制上身，头部、躯干和手臂之间存在刚性连接。之后，儿童逐渐学会独立控制所有关节，但在具有挑战性的条件下，他们会回到刚性策略。

Miehlbradt目前正在洛桑大学（UNIL）完成她的博士后研究。

“模型表明，从孩子们开始走路到6-7岁，他们会以刚性连接的方式控制上身，头部、躯干和手臂之间存在刚性连接。之后，孩子们会逐渐学会独立控制所有关节，但在具有挑战性的条件下，他们会回到刚性策略，”Miehlbradt继续说。“相反，我们发现，当使用由身体运动控制的虚拟系统时，年幼的孩子会尝试独立移动头部和身体，而成年人则使用刚性策略。”

实验结果

研究团队进行的实验涉及在孩子的头部和躯干上放置VR头显和运动传感器，然后让他们玩两个游戏。在这两个实验中，儿童在使用头部控制方面表现出与成年人相似的能力，但在使用躯干控制方面，他们跟不上成年人。

孩子们首先被要求将头部和躯干与虚拟景观中以不同方向显示的线对齐。同时，测量了对齐误差和头部-躯干协调。实验表明，儿童可以轻松掌握头部控制，但当他们被要求将躯干与虚拟线对齐时，年幼的孩子会过度估计自己的运动，并试图通过移动头部来补偿。

在第二个游戏中，孩子们被要求参与飞行模拟。孩子坐在虚拟世界中飞行的鹰的背上，他们的任务是沿着一条路径捕捉金币。孩子们再次发现用头部控制飞行比用躯干控制容易得多。

对于科学家来说，这一切表明，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。躯干控制需要用户将视觉与实际控制分离，这需要头部-躯干协调。年幼的孩子更依赖视觉输入，而不是身体姿势的内部感觉，VR环境可以迅速使孩子的大脑感到不知所措。

“结果表明，沉浸式VR可以破坏儿童的默认协调策略，重新调整各种感官输入——视觉、本体感觉和前庭输入——以视觉为主，”Miehlbradt解释说。

“VR不仅在休闲方面越来越受欢迎，而且在治疗应用方面，如康复和神经康复，或治疗恐惧症或恐惧情况，也越来越受欢迎。可以创建的各种场景的多样性和可以带入其他繁琐活动的游戏性使这项技术对孩子们特别有吸引力，我们应该意识到沉浸式VR可以破坏孩子的默认协调策略，”Miehlbradt说。