玩VR易眩暈?因遊戲讓身體的平衡系統失靈

2020-11-22 17173遊戲網

明年這個時候,將會有多種虛擬實境(VR)的遊戲系統供消費者選擇。索尼的Playstation VR已經宣布了於2016年上半年問世,Facebook的虛擬實境眼鏡計劃於2016年第一季度完成。即將到來的虛擬實境系統主要是面向玩家,用戶的需求使得這項技術有更廣泛的應用。這些公司有意發展虛擬旅行、訓練、娛樂等方面的應用程式。

體驗過新虛擬實境系統的用戶熱情高漲。厭倦了多年來無數次被宣告「下一個大事件」來臨了的評論員也激動無比。但是同任何其他的新技術一樣,虛擬實境存在一些潛在的問題。最明顯的是,它會使人產生眩暈和噁心的感覺。還有不那麼顯眼的問題:這些症狀的更深層次的原因來自於虛擬實境系統與人類平衡系統的交互方式。視覺系統的平衡是人類平衡系統的一個重要組成部分,觀看虛擬景象(而不是真實景象)可能會引起從眩暈和暈動病的輕微感覺到噁心和失去平衡的極端感覺不等的不適感。任何用戶都可能產生這些症狀,對老年人這個群體來說應該會更糟。

在興奮中保持平衡

VR簡單地創建虛擬環境中存在的假象,幻想依靠一個令人信服的360度的視覺呈現以及同虛擬世界中用手持控制器控制的對象互動的能力。當一切無縫對接,真正置身於虛擬世界的感覺就來了。然而報導屢次證實:根據體驗過的用戶的反饋實際上這感覺並不愉快。

遊戲玩家再次被視為這些新VR系統最有可能的早期採用者。但是技術一旦掌握在消費者手中,人們會發現許多其他用途。從去年開始類實地考察就變成了有趣的體驗,學生們無需離開教室即可「置身於世界上任意一個角落」。各種各樣的職業培訓可以在非常類似於真正工作環境的虛擬學習環境中提升學員的職業技能,娛樂產業遇到了無限的機遇。

當你可以「親臨」任何重大事情發生的地方時我們為什麼還要在起居室的屏幕上看電影呢?你可以隨興花儘可能多的時間參觀任何博物館,慢慢欣賞任何你喜歡的藝術作品,以自己的節奏探索馬丘比丘遺址的秘密,從本壘板席位的角度或棒球球員休息區看世界職業棒球大賽,隨你喜歡。這些事你都可以利用晚上的時間在你的起居室裡做,環境是如此逼真,甚至好像是你真的在那兒。但似乎每一條記錄新的虛擬實境系統發展的報告都伴隨著相應的眩暈和噁心的故事。雖然這些症狀看起來很簡單,但是導致頭暈、暈車的因素很複雜,至今尚未完全明確。

研究者主要因為平衡系統被破壞而感受到眩暈和噁心。在這方面,暈動病可以被視為一個預警信號,它告訴我們現實情況的某些東西超越了我們平衡系統的邊界承受能力。噁心的加劇(從輕微不適到失能)是一個非常極端的早期預警信號。

為什麼這麼多人經歷這些感覺,為什麼可以如此極端?簡而言之,保持平衡是你的一個重要的功能。平衡可以使我們在移動和拿著受重力影響的東西時保持直立的姿勢。保持平衡依賴於三個感官系統之間的相互作用:本體感受(你的身體部位的感覺和力量強度)、前庭感覺(處理空間定位)、視覺。這些系統的信息通過網絡複雜的反饋循環在小腦和脊髓集成。正常情況下這個系統協同運作,並不會被感知。但是當平衡系統中的任一部分感到不太對勁兒的時候我們就會感到噁心和頭暈。本體感受通過提供如何使身體的不同部位相對於身體的重心協調信息提供了基礎平衡。關節中的受體、肌肉和皮膚告訴你支持身體的實質以及身體的重心所在。例如,如果你站在硬木地板上時身體向前傾,你的腳趾、腳踝、腳後跟的受體將會提供重要的信息:你的體重是由腳支撐的;你站在一個堅硬的表面上;你身體的重心已經前移。位於內耳的前庭系統提供了關於頭部的運動信息(包括線性運動和旋轉)以及它的位置。通過一系列的反射動作使人保持平衡。例如,當你的頭部移動時,前庭眼球反射使你的眼睛專注於一個目標。如果沒有這種聚焦,人們經常會在頭部旋轉時頭暈。

另一個例子是前庭脊髓反射。請你雙腳併攏閉上眼睛靜靜地站著,如果你專注於腳的感覺,會感到你的體重由前往後巧妙地轉移,從一邊向另一邊慢慢轉移。這些小運動被稱為搖擺。你搖擺的幅度不會過大以致摔倒是因為前庭脊髓反射利用腳和腳踝的本體感受信息來抵消搖擺幅度。它通過調整腿部和軀幹的肌肉使身體的重心回到兩腳之間。搖擺的幅度會隨著年齡的增長而加大,這是增加老年人失去平衡的可能性的許多因素之一。

大腦通過視覺信息來感知由前庭和本體感覺系統提供的信息。必要時,它會支配身體做出動作以防止失去平衡。例如,當我們看到一段向下的樓梯時,平衡系統會根據走樓梯的需要調整我們的步態和身體的角度。視覺、前庭和本體感受的信息相結合才會使得我們順利下樓梯而不摔倒。(如果你曾經在下樓梯的時候經歷過這件事情你就會很好的體會這件事情的重要性:你認為那是樓梯的最後一步,當你邁步後卻發現原先準備落腳的地方不像你想的那樣。)

視覺是一個重要的矯正功能。當本體和前庭信息不足或衝突,視覺信息可以用於解決問題並保持身體平衡。任何挑戰平衡力的任務,如單腳站立,閉上眼睛的情況下都會變得更加困難。這三個系統之中的任意一個受破壞都可以導致頭暈、暈車或失去平衡。所以VR通常不會直接影響本體或前庭系統,它只影響視覺。替換現實世界的虛擬景觀會使平衡系統遭受壓力,這會產生問題。

當虛擬實境的體驗達到預想的效果時,虛擬世界的視覺輸入與現實世界的前庭和本體感受系統的輸入相連貫,用戶將擁有非凡的體驗且沒有任何不適。

當視覺輸入與其他兩個系統的輸入相衝突時,結果是我們上面討論到的:眩暈、噁心、失去平衡。在許多情況下,虛擬實境破壞平衡的程度是溫和的和無關緊要的。然而,它有時會達到比較嚴重的程度,嚴重到足以導致蹣跚和摔倒,這個問題對年老用戶可能更為嚴重。

虛擬實境會影響平衡是因為它提供的視覺信息不是受重力影響的身體實際狀況的可靠指標。當身體受視覺信息誤導調整身體平衡時,就會失去平衡。現在我們來回想一下前面提到的走樓梯的例子。當你下樓梯時,試著向後傾斜身體,使重心轉移。假設你正在虛擬世界迅速下樓梯而在現實世界中卻只是站立。你可能開始向後傾斜,因為視覺告訴你,你要下樓。

如果虛擬體驗變得足夠完善,那麼它就可以糾正你的本體感受信息來告訴你你是靜止的。前庭脊髓反射提供的向後傾斜的信息不正確,你可能步履蹣跚並可能摔倒。

虛擬世界中視覺信息引發的不必要的體位變化也可能會使人失去平衡。最近在拉斯維加斯E3展出的VirZoom是一個很好的例子。VirZoom是一個系統,內容是讓用戶騎一輛固定的自行車通過一個虛擬通道。許多人嘗試VirZoom之後興奮不已,覺得非常刺激。

同時他們還感受到了危險。當經過路口時騎行者往往會有拐彎的動作。演示期間,視覺輸入與前庭和本體感覺輸入不同,這使得用戶傾向於按照虛擬的路徑拐彎,導致他們在固定自行車上失去平衡。

老年人止步

對虛擬實境可能影響老年用戶平衡的擔憂似乎不恰當。畢竟,老年人對新技術通常後知後覺。最近的一項調查報告顯示,在超過65歲的人群中只有14%的人對嘗試VR感興趣。那麼我們為什麼要關心老年用戶呢?因為將來虛擬實境商業化之後可能會覆蓋的領域非常廣泛,這項技術可能會吸引所有的人——不分年齡。此外,新虛擬實境系統面向的是玩家,而玩家們無一例外會變老。電子軟體協會2015年的年度報告指出,遊戲玩家的平均年齡是35歲。女性最常玩遊戲的人群平均年齡是43歲;美國27%的玩家年齡在50歲以上。50歲以上的群體中玩家的比例大於18歲以下的群體。

據美國人口普查局預測這些數字可能會增加,這表明,美國65歲以上人口的比例將逐年增加,直至2037年。到那時,此年齡段人群佔比將穩定在20至21個百分比,直到2050年。

一般來說,老年人比年輕人更容易失去平衡,是因為保持平衡需要用到的神經和肌肉會隨著年齡的增長而萎縮。此外,糖尿病等因素也會使神經細胞遭受損失。

研究表明,前庭神經系統的神經細胞的數量在約55歲時開始下降。周圍神經系統(本體感受的來源)的某些結構的神經密度在人們40多歲時開始下降。在平衡測試中40多歲的群體的表現也開始變差。而美國玩家的平均年齡接近這些下降開始的年齡。

儘管我們不能完全弄懂為什麼人們隨著年齡的增長變得更容易失去平衡,但是我們已知的足以讓我們很好地理解老年用戶對虛擬實境作出的反應。

實驗室和臨床研究表明,與年齡有關的神經功能的喪失是從四肢遠端到近端的——即從手足到中心(臀部和軀幹)。這導致站立時的平衡問題,因為作為神經組件本體系統的腳和腳踝的功能是最先開始惡化的。利用計算機動態姿勢描記法技術所做的一項研究表明,老年人通常依靠增加視覺輸入來彌補本體感受的信息損失。只要擁有正常的視覺功能,平衡不是難事。通常只有當老年人的本體感受和視覺都受損時才會出現平衡問題。

即使用戶視覺功能正常,虛擬實境中的視覺輸入也可能會對平衡造成影響——因為視覺提供的可能不是真實可靠的環境信息。當老年用戶體驗VR時,他面臨著失去可以彌補他本體感受下降的視覺輸入風險。結果是他更容易失去平衡。

由於與年齡相關的神經功能受損,受前庭脊髓反射影響人體會下意識做出錯誤的調整,所以老年人更易搖晃。由於本體感受下降,老年人傾向於依靠視覺修正左右搖擺。如果虛擬實境系統當時沒有準確傳達橫向搖擺的信息,老年用戶可能傾向於左右搖晃。

老年用戶不僅是在體驗VR時更有可能遇到平衡問題,正常的衰老過程使得他們的平衡系統一旦受損便不太可能恢復。年齡增大導致的神經和肌肉萎縮會降低老年人的反應速度,這使得當老年人失去平衡時需要更長的時間來做出反應。

好像老年用戶備受夾擊:在體驗虛擬實境的過程中他們更容易失去平衡,卻更難在失去平衡時快速調整。然而對於玩家而言,年齡大的用戶喜歡一開始玩遊戲就選擇更高的難度係數。

尋找平衡

雖然觀看虛擬景觀替代真實景觀可能會對40歲後的人產生更大的影響,虛擬實境系統對人類平衡系統產生的影響卻是普遍的。那麼什麼措施可以供大家採取以減少摔倒的可能性呢?

最容易想到的解決方式是坐在座位上體驗虛擬實境。幾乎在所有的環境下坐在椅子上摔倒的概率都要遠遠小於站立時。這可能格外適合老年玩家,因為遠端到中心神經功能的下降意味著本體感受從臀部感受到的信息,比起腳和腳踝神經明顯受損的信息感受來說可能會相對正常。

雖然坐在椅子上是管用的,但是在虛擬實境中的沉浸感可能會明顯減少。HTC的Vive被設計成需要在15平方英尺的可自由移動的空間才能體驗的系統。美國科技媒體網站遊戲編輯凱爾奧蘭多親身體驗過所有主流VR系統,他對Vive的反應同其他許多評論家一致:這款虛擬實境系統比其他被設計成坐著玩的系統更加引人入勝。

即使您使用的虛擬實境系統是專為坐著玩設計的,你可能會發現保持坐著也是一件難事。當你觀看用戶體驗虛擬實境的視頻時你會發現他們有時站立、有時走動、甚至閃避以及揮動他們的手臂,從觀察者的角度看起來這很愚蠢,但是對於玩家來說他正經歷著完美的虛擬世界。遊戲中存在於虛擬實境世界的感覺是如此強烈,讓玩家們很難靜止不動。

那如何獲得安全感呢?一把旋轉椅解決這個問題,它可以幫助用戶維持置身在VR創造的360度的視覺世界中的感覺。有扶手的轉椅是一個好辦法,因為扶手可以防止用戶做傾斜或俯身動作時從椅子上掉落。

但如果你需要站立,那麼請站在像瓷磚或硬木地板等的堅硬表面,而不是如粗毛地毯等的柔軟表面。如果不可避免走在地毯上,請儘量確保它是沒有填充材料的一層薄薄的地毯。軟表面會減少腳踝處本體感受器信息的準確性,使它更加難以保持平衡。(走在柔軟的沙子上是一個極端的例子。)對於年邁的使用者來說,站在一個堅硬的表面尤其重要。

有許多臨床研究顯示,所有年齡段的人通過多次採取標準平衡測試都可以改善自身的平衡系統。研究結果表明,實踐可能減少失去平衡的機會,這一發現可能也適用於虛擬實境。但目前尚還不明確虛擬環境中平衡能力的改善在不同的環境中是否仍然適用——也就是說,每個環境都需要各自的練習適應時間。這種情況類似於,有經驗的玩家需要一些初始練習來熟悉一個新的控制器配置。

最後,最簡單的解決方案可能是與真實世界的人一起玩——與朋友一起玩意味著一旦開始失去平衡,你的朋友可以隨時給你提供幫助。你可以跟你的夥伴關掉設備,輪流在虛擬世界中徜徉,並與家人和朋友分享這個令人驚奇的體驗。

同樣,虛擬實境將挑戰每個使用它的人的平衡系統。對一些人來說,VR帶來的影響微乎其微,但對其他人來說,則無法忽視,而最可能情況是介於兩個極端之間。我們特別提到VR可能會對人的平衡系統造成壓力,並不是為了唬人,相反我們是在鼓勵人們做好準備,以應對使用中可能出現的問題。即使對於上了年紀的老年用戶來說VR顯得很複雜,但這個平臺的潛在應用範圍是如此地廣泛,值得任何年齡層的人一試。

來源:雷鋒網

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