フルイマージョン3次元バーチャルリアリティのに対して、ヒト恐怖条件付け

このビデオでは、Duke大学の没入型仮想環境であるDIVEを用いて、ヒトにおける真に迫った恐怖条件付けデータを生成する方法を実演します。仮想世界は専用のソフトウェアで構築され、刺激を提示するためのコードが生成されます。被験者には、皮膚伝導度の記録と手首への刺激のための電極が装着され、仮想現実設定内でのボタン押し操作が行われます。

DIVE内で動的刺激を提示しながら、皮膚伝導度反応とボタン押しデータを収集します。その後、生理学的データと期待度指標を分析し、条件刺激またはコンテクストに対する恐怖獲得、恐怖消去、および恐怖記憶の保持を実証します。こんにちは、デューク大学認知神経科学センター教授のケビン・ルバーです。

私はデューク・イマーシブ・バーチャル・エンバイロメント（Duke Immersive Virtual Environment）のディレクター、レイチェル・ブレイディです。こんにちは、ニコル・ハフです。Lamar博士の研究室の博士研究員を務めています。

こんにちは。Visualization Technology GroupのDavid Zelenskyです。本日は、完全没入型の3次元バーチャルリアリティを用いたヒト恐怖条件付け実験の実施手順をご紹介します。私たちはこの手順を用いて、恐怖の獲得および記憶保持に対する文脈の影響を検証しています。

それでは始めましょう。恐怖の獲得と記憶に対する文脈的影響を調べるため、被験者はDuke's Immersive virtual environmentとして知られる完全没入型仮想環境において、動的な条件刺激を提示されます。このダイブシステムは3m×3m×3mの部屋で構成されており、4枚の壁、天井、および床のすべてに、背面投影によるステレオグラフィック・コンピュータ画像が表示されます。

各壁面には専用のDLPプロジェクターが設置されており、それぞれが専用のコンピューターによって制御されています。壁面の一つは、DIVEへの出入りのためにスライドして開く構造になっています。また、参加者の頭部と手の位置に関する3Dの位置および方向情報を提供するトラッキングシステムが備わっています。アクティブステレオビジョンは、参加者が装着する液晶シャッターグラスを通じて提供されます。

6台の壁面専用コンピュータは、トラッキングシステムとの通信、サウンドシステムの制御、および恐怖条件付けに使用される電気ショックシステムの制御を行うマスターコンピュータによって管理されています。これら7台のコンピュータは、NVIDIAグラフィックスカードのゲンロック機能を通じて、画像フレームの境界で同期されています。仮想環境内のナビゲーションは、すべての仮想世界で共通の固定された経路に限定されています。移動。

この経路は仮想ソフトウェアシステムを通じて制御されます。VIRsは、仮想現実周辺機器ネットワークおよびオープンソースライブラリを介してトラッキングシステムと通信します。VRPMは、参加者の頭部と手の位置および方向、ならびにボタン押下の情報を登録します。

OLSはヘッドトラッキング情報を利用して、参加者にとって正しい視点から3Dシーンをレンダリングします。それでは、DIVEシステムを用いて公平な条件付け実験に参加者をセットアップする方法を確認しましょう。公平な条件付け実験では、条件付けの手順を開始する前に、DIVE内で参加者はヘビやクモで構成される動的な条件刺激と、手首への電気刺激がペアになった刺激に遭遇します。まず、各参加者を特定の条件にランダムに割り当てます。この刺激をCS+刺激と呼び、すべての参加者に対してヘビの画像またはクモの画像のいずれかで構成されます。

CSプラス刺激とペアにする無条件刺激は、各参加者の手首への電気刺激で構成されます。CSプラスに選択されなかった刺激は対照として機能し、CSマイナス刺激と呼ばれます。次に、参加者が刺激を提示される特定の仮想コンテキストをランダムに割り当てます。

考えられるバーチャルリアリティのコンテキストの一つは屋内環境であり、もう一方のコンテキストは、CSプラス刺激とペアリングさせる電気刺激を設定するための屋外環境です。電極に導電性ジェルを少量塗布し、被験者の利き手の手首にある正中神経の上にバイポーラ表面刺激電極を固定します。電極リードをゴムストラップで固定し、Grass Telefactor SD-9刺激装置に接続します。次に、適切な刺激電圧を決定するため、電圧を30 Vの低レベルに設定し、200 millisecondsの間刺激を与えます。

30～50 Hzにおいて、被験者が痛みを感じることなく耐えられる限界に達したと示すまで、電圧を5 Vずつ段階的に上昇させます。ここでの目的は、痛みはないが非常に不快と感じる設定を見つけることです。本実験におけるヒト被験者の恐怖の従属測定指標は、皮膚伝導度反応です。

参加者は、まず手を洗い、乾燥させた後、建物の温度に慣れるまで少なくとも10分間待機してください。SCR電極を装着する前に、非利き手の第1指および第2指の中節をニュープレップで角質除去し、拭いて乾かした後、少量のCigna導電性ゲルを電極に塗布します。次にSCRを測定するため、非利き手の第1指および第2指の中節に塩化銀電極ディスクを装着します。

リード線は、コントロールルーム内のDIVEのすぐ外側に設置されたBioPack生理学的記録システムに接続されています。この生体信号システムは、刺激提示用のコンピュータ（T'Sソフトウェアを搭載）と同期しており、電気刺激およびSCR電極のセットアップが完了した椅子に配置されています。被験者はDIVEの中央で前方を向き、3Dメガネでヘッドトラッキングを行い、利き手にボタン押し応答を記録するデバイスを保持します。これにより、被験者がヘビやクモに遭遇した際の反応を記録します。

次に、参加者に対し、ヘビやクモに遭遇した際に電気刺激を受ける可能性がどの程度あると思うかを、ハンドコントローラー（wand）のボタン操作で示すことがタスクであると伝えます。ボタンは左から右に並んでおり、左側が最も刺激を受ける可能性が低いことを示します。また、ボタンを押しても電気刺激の発生には影響しないことを改めて伝えてください。それでは、公正な条件付け実験（fair conditioning experiments）を見ていきましょう。

恐怖条件付け実験は、24時間の間隔を空けて2つのセッションで実施されます。第1セッションは、初期の慣らし期間と、それに続く恐怖獲得フェーズで構成されます。第2セッションは、初期の慣らし期間中に行われる記憶の保持テストおよび消去訓練で構成されます。

3Dフルイマージョンによるグレーの背景の中で、各CSタイプの試行を4回ずつ被験者に提示します。ただし、各試行において、強化刺激やトレーニングおよびテストが行われる仮想世界は提示せず、刺激を4秒間提示し、ヘビまたはクモの出現を知らせるラトル音またはタッピング音を同時に鳴らします。このフェーズにより、DIVE内の実験環境への順応を促し、条件刺激に対する定位反応を減少させます。習慣化フェーズの直後に、恐怖獲得フェーズを開始してください。

各CSタイプについて16回の混合試行を行い、そのうちCSマイナスは単独で提示し、16回のCSプラス試行のうち5回に対しては約24時間後に電気刺激による強化を行います。次に第2セッションを開始します。このフェーズでは、参加者が最初に割り当てられたグループに応じて、恐怖獲得時のコンテクストと同じか、あるいは異なる仮想コンテクストにおいて、電気刺激のないH Csタイプの試行を16回提示します。

参加者へのタスクと指示は、第2セッションと同様です。ここで、DIVE相当の環境における恐怖条件付け実験の結果をいくつか示します。セッション内での群間の恐怖獲得および消去が認められ、完全没入型環境の制約と機能の範囲内においても、信頼性と情報性の高い恐怖条件付け研究が実施可能であることが示されました。さらに、実験の1日目と2日目に同じコンテキストに留まった参加者は、コンテキストの変化を経験した参加者と比較して、強固なコンテキスト依存的な恐怖記憶を示しました。

恐怖の保持は、従来の実験室での対照パラダイムよりもDIVEにおいてより強力です。ここでは、完全没入型バーチャルリアリティを用いたヒト恐怖条件付け実験の実施方法について解説しました。この技術は、恐怖記憶に対する文脈的な影響を調査するのに有用です。

また、これらの実験を行う際は、解釈可能なデータを生成できるよう、バーチャルリアリティの機能を制限することが重要であるということを覚えておいてください。例えば、参加者の動作量だけでなく、刺激の配置や提示時間を制御する必要があります。以上です。

ご視聴ありがとうございました。実験の成功をお祈りいたします。