本文介绍了一种研究沉浸式360度虚拟现实自然暴露对情绪和身体感知影响的实验方案。受试者在坐姿和站姿下体验森林与海洋环境，并采用标准化量表进行评估，以考察其在心理健康干预中的治疗效果。
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摘要
摘要
虚拟现实（VR）自然疗法在情绪调节方面展现出潜力，但其最佳设置组合尚不明确。本研究采用被试内设计，探讨了文化熟悉度（中国香港海洋景观与德国森林景观）和交互模式（坐姿与站姿）对31名参与者（平均年龄22.5岁，标准差2.1；女性18人，男性13人；74%无VR使用经验）的情绪状态、身体具身感、自然联结感及虚拟现实临场感的影响。通过沉浸式360度虚拟自然景观，我们在暴露前后使用标准化量表评估各项指标。结果显示，暴露后情绪状态显著改善（愤怒、困惑、抑郁、疲劳、紧张均减轻），具身感增强（身体无拘束调节能力提升），表明VR自然疗法在治疗情绪障碍方面具有潜力。与坐姿相比，站姿显著增强了具身感，凸显了身体姿势对身体意识的影响。中等水平的临场感和自然联结感表明360度视频在实现治疗效益方面的有效性。尽管景观类型的变化未产生显著效应，但研究结果仍强调了VR自然疗法在心理健康干预中的重要潜力。治疗师应根据个体调整VR体验中的身体姿势，以优化具身感并提升干预效果。即使是简单的360度VR应用也能产生有意义的治疗作用，值得进一步探索其在自然接触受限的城市人群中的应用。
引言
虚拟现实（VR）技术迅速发展，已在包括环境心理学在内的多个领域提供沉浸式模拟1。VR应用的核心是具身化——一种产生我们基本身体自我感的多感官整合过程2。在VR中，具身化源于感知、认知和运动系统，促进自我定位、身体所有权和自主性等错觉的形成3。神经生理学研究已将这些错觉与大脑区域（如顶颞交界区和前运动皮层）联系起来2,4。
虚拟现实中的具身化与人类对自然的先天亲和力相关，这种亲和力根植于亲生命性假说（Biophilia Hypothesis）5,6。接触自然能够引发积极的情绪反应，减轻压力，并促进认知恢复7。虚拟现实中的自然模拟也表现出类似益处，可诱导放松状态，同时缓解城市环境带来的压力因素8,9。荟萃分析显示，沉浸式虚拟自然体验能够增强个体与自然的联结感，效应量为小到中等程度10。
治疗效果可通过注意力恢复理论（Attention Restoration Theory, ART）11加以解释，该理论认为自然环境通过“软性吸引”"soft fascination"恢复定向注意力。偏好矩阵概括了四种恢复性特征：一致性、复杂性、可读性和神秘感12。文化熟悉度调节这些效应，东亚地区的参与者通常更偏好以水体为主的场景，而非森林环境13,14。
尽管已有一定认识，但在理解虚拟现实自然疗法的神经机制方面仍存在空白，尤其是关于具身感的研究。高度的具身感可增强积极情绪反应并减轻压力15。与坐姿相比，站立体位能促进更强的运动自主性和空间存在感，可能强化具身错觉16。然而，现有文献在内容类型比较以及文化熟悉性效应方面仍缺乏充分研究17,18。
本研究为被试内设计，旨在考察虚拟现实自然场景内容（中国香港海洋环境与德国森林环境）、文化熟悉度以及交互模式（坐姿与站姿）对健康参与者情绪状态、身体感知、与自然的联结感及临场感的影响。我们假设，虚拟现实自然环境暴露将改善情绪状态和身体感知，且在文化上更熟悉的环境中效果更显著6。站立体位应通过增强主体性而提升临场感和与自然的联结感12。
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方案
本研究经香港理工大学机构审查委员会人体受试者伦理委员会批准（参考编号：HSEARS20230502008）。所有参与受试者在参加前均签署了知情同意书。
虚拟现实系统设置
虚拟现实系统由一台连接至高性能笔记本电脑的虚拟现实头戴式显示器组成，用于渲染在游戏引擎（版本 2021.3.9f1）中创建的 360 度虚拟环境（图 1 和 图 2）。四个基站被安置在房间的四个角落，倾斜角度为 30°，覆盖一个 5 m × 5 m 的空间，以支持大范围空间内的交互（图 3）。准备了两段时长各为 4 分钟的 360 度视频：一段为德国 Zeisigwald 森林景观（图 1），另一段为中国香港清水湾的海洋环境（图 2）；两段视频均使用 360 度摄像机拍摄，并通过视频编辑软件将多个角度的景观画面拼接处理而成。视频包含来自自然环境的背景音频（例如鸟鸣、风声和海浪声），通过与头显集成的立体声耳机播放。360 度视频被映射到游戏引擎中场景坐标系固定的球面表面上，使参与者可通过头部转动观察周围环境。在站立条件下，参与者可在被追踪的空间内自然移动，但位置移动不会改变视频视角（即无视差变化）。
参与者招募与准备
招募了31名健康参与者（平均年龄22.5岁，标准差2.1；女性18名，男性13名；其中74%报告无既往虚拟现实使用经验），所有参与者在开始前均签署知情同意书。在接触虚拟现实环境之前，参与者完成了基线评估，使用标准化问卷包括：情绪状态量表（POMS），用于测量愤怒、困惑、抑郁、疲劳、紧张和活力；具身感体验量表（EES），评估六个具身维度，包括积极身体连接与舒适度（PBCC）、身体无负担适应（BUA）、自主性与功能性（AF）、性欲望的体验与表达（EESD）、协调的自我关怀（ASC）以及抵制客体化（RO）；临场感问卷（PQ），用于评估在虚拟环境中的临场感；自然联结量表（CNS），用于测量参与者对森林和海洋两种自然环境的联结程度；以及模拟器病症状问卷（SSQ），用于评估恶心、眼动障碍和定向障碍等症状。
实验步骤
实验步骤包括四个按固定顺序进行的条件：坐姿森林观看、坐姿海洋观看、站姿森林观看和站姿海洋观看（图4）。每次虚拟现实（VR）会话持续4分钟，在此期间参与者沉浸于360度的自然景观中。在坐姿条件下，参与者在整个体验过程中保持坐在舒适的椅子上；在站姿条件下，参与者站立于可追踪的活动区域内，并可在5 m × 5 m的空间内自然移动。每次条件结束后，参与者立即完成与基线测量时相同的标准化评估，以记录暴露后情绪、身体感知、临场感、与自然的联结程度以及模拟器晕动症的变化情况。
数据分析
数据分析使用统计软件进行。采用弗里德曼检验（Friedman Test）进行暴露前到暴露后的比较，以评估所有条件下的总体变化。使用威尔科克森符号秩检验（Wilcoxon Signed Rank Tests）进行成对条件比较，以考察姿势（坐姿 vs. 站立）和环境类型（森林 vs. 海洋）的具体效应。针对存在感、连接感和不适症状的测量指标，计算了描述性统计量，包括均值、中位数、众数和方差。统计显著性水平设定为 p < 0.05，必要时对多重比较进行邦弗罗尼校正（Bonferroni correction）。计算效应量（Wilcoxon 检验的 r，Friedman 检验的 Kendall's W）以评估实际意义。
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结果
在多个情绪维度上，暴露前后均观察到显著改善（表1）。弗里德曼检验显示，负面情绪方面显著降低：愤怒（χ² = 23.992, p < 0.001, Kendall's W = 0.1935）、困惑（χ² = 23.709, p < 0.001, Kendall's W = 0.1912）、抑郁（χ² = 26.690, p < 0.001, Kendall's W = 0.2152）、疲劳（χ² = 38.453, p < 0.001, Kendall's W = 0.3101）、紧张（χ² = 19.640, p < 0.001, Kendall's W = 0.1584）以及总体情绪障碍（χ² = 31.795, p < 0.001, Kendall's W = 0.2564）。积极情绪指标如活力则未见显著变化（χ² = 3.462, p = 0.484, Kendall's W = 0.0279）。
在具身性方面，身体无负担调整（BUA）表现出显著改善（χ² = 7.174，p = 0.029，Kendall...
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讨论
本研究证明，短暂的4分钟虚拟现实自然暴露显著改善了情绪和身体感知，支持了虚拟自然干预的治疗潜力。愤怒、困惑、抑郁、疲劳和紧张的显著降低（表1）与以往关于虚拟森林浴的研究结果一致，并进一步印证了亲生命假说和压力减少理论19,20。身体无负担调节评分的提升表明，参与者在沉浸后感觉身体更轻盈，对本体感觉线索的感知更加敏锐，提示了身体感知与情绪调节之间可能存在心理生理通路。
站立姿势对具身化的影响比场景类型更为显著，直立姿势比坐姿观察提供了更丰富的本体感觉线索和更强的参与感21。这一发现通过站立状态下森林环境中BUA的显著增强得以证实（表2），对虚拟现实治疗设计具有实际意义，表明采用响应姿势的模块可在无需复杂移动系统的情况下增强具身化体验。站立并未带来额外的情绪改善，表明自主性可提升临场感，但除非与目标导向任务相结合，否则未必能持续增强短期情绪反应。环境特异性...
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
该项目由香港研究资助局与德国学术交流中心资助的德国/香港联合研究计划支持：G PolyU505/22，并由香港都会大学内部研究基金（IRG25/ST/03）部分资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 360度森林视频 | 定制录制 | N/A | 德国泽西格瓦尔德森林景观的4分钟视频片段 |
| 360度海洋视频 | 定制录制 | N/A | 中国香港清水湾海洋环境的4分钟视频片段 |
| 与自然联结量表（CNS） | 学术研究 | N/A | 用于测量参与者在森林和海洋环境中与自然联结程度的量表 |
| 具身化体验量表（EES） | 学术研究 | N/A | 用于测量具身化相关维度的量表：身体拥有感（PBCC）、身体使用感（BUA）、情感融合（AF）、具身化体验差异（EESD）、自主控制感（ASC）和归属感（RO） |
| 游戏笔记本电脑 | 多种品牌 | N/A | 连接VR头显用于渲染的高性能笔记本电脑 |
| HTC Vive 基站 | HTC Corporation | N/A | 四个基站，分别置于房间角落，用于实现大范围空间交互 |
| HTC Vive Pro 2 | HTC Corporation | N/A | 用于沉浸式虚拟现实体验的VR头显 |
| Insta360 X2 | Insta360 | N/A | 用于录制森林和海洋环境的360度相机 |
| Insta360 Studio | Insta360 | N/A | 用于拼接景观场景多角度画面的软件 |
| 临场感问卷（PQ） | 学术研究 | N/A | 用于测量个体在虚拟环境中临场感的问卷 |
| 情绪状态简表（POMS） | 教育与工业测试服务公司 | N/A | 标准化问卷，用于测量包括愤怒、困惑、抑郁、疲劳、紧张和活力在内的多种情绪状态 |
| 坐姿体验装置 | 多种品牌 | N/A | 用于支持坐姿条件下VR观看的座椅设置 |
| 模拟器晕动症问卷（SSQ） | 学术研究 | N/A | 用于测量恶心、眼动障碍和定向障碍等症状的问卷 |
| SPSS 统计软件 | IBM | 版本 26.0 | 用于数据分析的统计软件，包括弗里德曼检验和威尔科克森符号秩检验 |
| 站立平台 | 多种品牌 | N/A | 允许参与者在5米×5米空间内站立进行VR体验的平台 |
| Unity3D | Unity Technologies | 版本 2021.3.9f1 | 用于开发360度虚拟自然模拟场景的游戏引擎 |
参考文献
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