研究人员发现虚拟现实对儿童和成人影响不同

洛桑联邦理工大学的研究人员发现，虚拟现实（VR）对儿童的影响与对成人的影响不同。这种研究对于了解儿童和成人的VR使用至关重要，因为目前在这一领域的研究还很少。

关于虚拟现实的有趣观察

2016年，洛桑联邦理工大学的毕业生詹妮弗·米尔布拉特（Jennifer Miehlbradt）做了一个有趣的观察。她让用户通过移动躯干来控制虚拟世界中的无人机，飞过一系列障碍。

“成年人没有问题地使用简单的躯干运动来飞过虚拟障碍，但我注意到孩子们就是不能做到，”米尔布拉特说。“那时，西尔维斯特罗（Silvestro Micera）让我去他的办公室。”

当时，米尔布拉特正在由西尔维斯特罗·米塞拉（Silvestro Micera）指导，米塞拉是伯塔雷利基金会（Bertarelli Foundation）翻译神经工程学的主席。他们意识到虚拟现实躯干实验中还有更多需要探索的东西，这可能与孩子的神经系统发展有关。当时，关于VR头显对孩子的影响的研究还很少。

因此，研究团队决定进行长期研究，合作对象是意大利科技研究所。研究涉及80名6至10岁的儿童，结果于上个月发表在《科学报告》杂志上。

“这项研究证实了技术在理解运动控制方面的潜力，”米塞拉说。

成年人可以轻松地将头部运动与躯干运动分离，这与骑自行车的方式类似。这一过程涉及多个感官输入的复杂整合，例如来自内耳的平衡感覚和本体感覚，即身体感知运动、行动和位置的能力。

对于孩子们来说，他们仍然在发展躯干和头部运动的协调，这使得他们与成年人不同。研究中一个有趣的发现是，它与过去25年来用来描述上肢协调发展的本体发生模型相矛盾。这个模型预测从刚性控制到头躯系统的解耦是一个单向转变，并且表明8岁时姿势控制已经成熟。

米尔布拉特目前正在洛桑大学（UNIL）完成她的博士后研究。

“模型指出，从1岁左右开始走路到6-7岁，孩子们会以刚性连接的方式控制整个上身，包括躯干、头部和手臂。之后，孩子们会逐渐学会独立控制所有关节，但在挑战性条件下，他们会回到刚性策略，”米尔布拉特继续说。“然而，我们发现，当使用虚拟系统控制身体运动时，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给孩子们戴上VR头显和运动传感器，让他们玩两个游戏。在两个实验中，孩子们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，他们却无法赶上成年人。

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躯协调。实验表明，孩子们可以比较容易地掌握头部控制，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。孩子们坐在虚拟世界中飞行的鹰背上，任务是捕捉沿着路径放置的金币。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。然而，躯干控制需要用户将视觉与实际控制分离，这需要头躯协调。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环境可能会迅速让孩子的大脑感到不知所措。

“结果表明，沉浸式VR可以破坏孩子的默认协调策略，重新权衡各种感官输入——视觉、本体感覚和前庭输入——以视觉为主，”米尔布拉特解释说。

“VR不仅在休闲方面越来越受欢迎，也在治疗应用中，如康复、神经康复或恐惧症治疗方面具有潜力。虚拟现实可以创造多种场景，并将游戏元素引入原本枯燥的活动中，这使得它对孩子们特别有吸引力。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，”米尔布拉特说。