Summary
Experimentos de realidad virtual (VR) pueden ser difíciles de implementar y requieren una planificación meticulosa. Este protocolo describe un método para el diseño y puesta en práctica de la experimentos VR que recopila datos fisiológicos de los participantes humanos. Los experimentos en el marco de entornos virtuales (EVA) se emplea para acelerar este proceso.
Abstract
Experimentos de realidad virtual (VR) se emplean cada vez más debido a su validez interna y externa en comparación a la observación del mundo real y experimentos de laboratorio, respectivamente. VR es especialmente útil para visualizaciones geográficas e investigaciones del comportamiento espacial. En la investigación del comportamiento espacial, VR proporciona una plataforma para el estudio de la relación entre la navegación y las medidas fisiológicas (por ej., piel conductancia, frecuencia cardíaca, presión arterial). En concreto, las medidas fisiológicas permiten a los investigadores abordar nuevas cuestiones y limitar las teorías anteriores de capacidades espaciales, estrategias y rendimiento. Por ejemplo, las diferencias individuales en el rendimiento de navegación pueden explicarse por el grado a que cambios en la excitación median los efectos de dificultad de la tarea. Sin embargo, la complejidad en el diseño y puesta en práctica de la experimentos VR puede distraer a los experimentadores de los objetivos principales de la investigación y presentar irregularidades en la recolección de datos y análisis. Para enfrentar estos desafíos, los experimentos en ambientes virtuales (EVA) marco incluye módulos estandarizados como participante de formación con el control de interfaz, recopilación de datos mediante cuestionarios, la sincronización de fisiológico las mediciones y almacenamiento de datos. Eva también proporciona la infraestructura necesaria para la evaluación, la visualización y gestión de datos. El presente trabajo describe un protocolo que emplea el marco de la víspera para llevar a cabo experimentos de navegación en VR con sensores fisiológicos. El protocolo enumera los pasos necesarios para reclutar participantes, colocar los sensores fisiológicos, administrar el experimento utilizando Eva y evaluar los datos recogidos con los instrumentos de evaluación de Eva. En general, este protocolo facilitará futuras investigaciones al optimizar el diseño y puesta en práctica de la experimentos VR con los sensores fisiológicos.
Introduction
Entender cómo los individuos navegación tiene implicaciones importantes para varios campos, incluyendo ciencia cognitiva1,2,3, neurociencia4,5y computer science6 , 7. navegación ha sido investigada en entornos reales y virtuales. Una de las ventajas de los experimentos del mundo real es que no requiere la mediación de una interfaz de control de navegación y así puede producir comportamiento espacial más realista. En contraste, experimentos de realidad virtual (VR) permiten una medición más precisa de comportamiento (por ejemplo., caminar trayectorias) y fisiológicos (e.g., pulso) datos, así como el control más experimental (es decir., interna validez). A su vez, este enfoque puede resultar en interpretaciones más simples de los datos y las teorías así más robustas de la navegación. Además, la neurociencia puede beneficiarse de VR porque los investigadores pueden investigar los correlatos neuronales de la navegación mientras los participantes están involucrados en el entorno virtual pero físicamente no se pueden mover. Para científicos de la computación, navegación en VR requiere desarrollos únicos en el proceso de poder, memoria y gráficos por ordenador para asegurar una experiencia inmersiva. Los resultados de experimentos VR pueden aplicarse también en arquitectura y cartografía por informar el diseño del edificio diseños8 y mapa características9 para facilitar la navegación del mundo real. Recientemente, avances en la tecnología VR combinado con una disminución dramática en su coste han conducido a un aumento en el número de laboratorios que emplean VR para sus diseños experimentales. Debido a esta popularidad creciente, los investigadores deben considerar cómo agilizar la implementación de aplicaciones de VR y estandarizar el flujo de trabajo de experimento. Este enfoque ayudará a cambio recursos de aplicación para el desarrollo de la teoría y ampliar las capacidades existentes de VR.
Configuraciones VR pueden ir de más a menos realista en cuanto a pantallas y controles. Configuraciones VR más realistas tienden a requieren infraestructura adicional como espacios de seguimiento de grandes y de alta resolución muestra10. Estos sistemas a menudo emplean algoritmos de poca redireccionados para inyectar imperceptibles rotaciones y traducciones en la retroalimentación visual a los usuarios y efectivamente ampliación el entorno virtual a través del cual los participantes pueden mover11 , 12. estos algoritmos pueden ser generalizada en que no requieren el conocimiento de la estructura ambiental13 o predictivo que asumen particular caminos para el usuario14. Aunque investigación en caminar Redirigido ha utilizado pantallas montado en la cabeza (HMDs), algunos investigadores emplean una versión de esta técnica con caminar en el lugar como parte de un sistema de proyección grande (e.g., cuevas)15. Mientras HMDs pueden ser llevados en la cabeza del participante, cueva muestra tiende a proporcionar un mayor campo de visión horizontal16,17. Sin embargo, es necesario menos infraestructura para sistemas de VR mediante pantallas de escritorio18,19. La investigación neurocientífica también ha empleado sistemas VR en combinación con la proyección de imagen de resonancia magnética funcional (fMRI) durante la exploración de20, en combinación con fMRI después del análisis de21,22y en combinación con Electroencefalografía (EEG) durante la grabación de23,24. Marcos de software son necesarios para coordinar la gran variedad de pantallas y controles que se utilizan para la investigación de la navegación.
Investigación que incorpora VR y datos fisiológicos plantea desafíos adicionales como sincronización y adquisición de datos. Sin embargo, los datos fisiológicos permiten para las investigaciones de procesos implícitos que pueden mediar la relación entre el comportamiento de navegación espacial y potencial. De hecho, la relación entre el estrés y la navegación se ha estudiado utilizando escritorio VR y una combinación de diferentes sensores fisiológicos (ej., frecuencia cardíaca, presión arterial, conductancia de la piel, cortisol salival y la amilasa alfa)25 , 26 , 27 , 28. por ejemplo, van Gerven y colegas29 investigó el impacto del estrés sobre estrategia de navegación y rendimiento utilizando una versión de realidad virtual de una tarea de laberinto de agua de Morris y varias medidas fisiológicas (por ej., piel conductancia, frecuencia cardíaca, presión arterial). Sus resultados revelaron que estrés pronosticado estrategia de navegación en términos de uso de la señal (es decir., egocéntrico versus allocentric) pero no se relacionó con el rendimiento de navegación. En general, los resultados de los estudios anteriores son algo inconsistentes con respecto al efecto del estrés en el rendimiento de navegación y memoria espacial. Este patrón puede atribuirse a la separación del factor estresante (por ej., el procedimiento pressor fría26, la tarea de rastreo estrella espejo25) de la tarea real de la navegación, el uso de simple laberinto-como entornos virtuales ( por ejemplo., laberinto de agua de Morris virtual26, brazo radial virtual laberinto28) y las diferencias en detalles metodológicos (e.g., tipo de estresor, tipo de datos fisiológicos). Diferencias en el formato de los datos fisiológicos recogidos también pueden ser problemáticas para la aplicación y análisis de dichos estudios.
Los experimentos en el marco de experimentos virtuales (EVA) facilita el diseño, implementación y análisis de experimentos VR, especialmente aquellos con dispositivos periféricos adicionales (por ej., seguidores de ojo, los dispositivos fisiológicos)30. El marco de Eva está disponible como un proyecto de código abierto en GitHub (https://cog-ethz.github.io/EVE/). Este marco se basa en el popular unidad 3D juego motor (https://unity3d.com/) y el sistema de gestión de base de datos MySQL (https://www.mysql.com/). Investigadores pueden utilizar el marco de la víspera para preparar las distintas etapas de un experimento VR, incluyendo cuestionarios previos y post estudios, mediciones iniciales para cualquier datos fisiológicos, formación con la interfaz de control, la tarea principal de navegación, y pruebas de memoria espacial del ambiente navegado (e.g., sentencias de dirección relativa). Los experimentadores también pueden controlar la sincronización de datos de diferentes fuentes y en diferentes niveles de agregación (por ej., a través de ensayos, bloques o sesiones). Fuentes de datos pueden ser físicas (es decir., conectado con el usuario; véase Tabla de materiales) o virtual (es decir., dependiente de las interacciones entre el avatar de los participantes y el entorno virtual). Por ejemplo, un experimento puede requerir grabar frecuencia cardiaca y la posición/orientación del participante cuando avatar del participante se mueve a través de un área particular del entorno virtual. Todos estos datos se almacenan en una base de datos MySQL y evaluado con funciones de reproducción y la R paquete evertools (https://github.com/cog-ethz/evertools/). Evertools proporciona funciones de exportación, estadísticas descriptivas básicas, y herramientas de diagnóstico para las distribuciones de datos.
El marco de la víspera puede desplegarse con una variedad de infraestructuras físicas y sistemas de VR. En el presente Protocolo, se describe una aplicación particular en el NeuroLab en ETH Zürich (figura 1). El NeuroLab es una 12 m por 6 m sala que contiene una cámara aislada para realizar experimentos de EEG, un plato que contiene el sistema VR (2,6 m x 2.0 m) y una zona de cortinas para colocar sensores fisiológicos. El sistema VR incluye una pantalla de televisión de ultra alta definición de 55", una computadora de juegos de alta calidad, una interfaz de control joystick y varios sensores fisiológicos (véase Tabla de materiales). En las siguientes secciones Describimos el protocolo para la realización de un experimento de navegación en el NeuroLab utilizando el marco de la víspera y sensores fisiológicos, presente resultados representativos de un estudio sobre el estrés y la navegación y discutir las oportunidades y retos asociados con este sistema.
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Protocol
Se llevó a cabo el siguiente protocolo de conformidad con las directrices aprobadas por el Comisión de ética de la ETH Zürich como parte de la propuesta EK 2013-N-73.
1. reclutar y preparar a los participantes
- Seleccionar participantes con demografía particular (por ej., edad, género, antecedentes educativos) utilizando un sistema de reclutamiento de participantes o lista de correo (e.g., UAST; http://www.uast.uzh.ch/).
- Póngase en contacto con los participantes seleccionados por correo electrónico. En este correo, recordar a los participantes de los requisitos y tiempo de sesión. Deje que los participantes saben que deben llevar suelta superior (para el control de la presión arterial), estribillo de alcohol durante 12 horas antes del experimento y abstenerse de otras actividades (es decir., cafeína, fumar, comer y ejercicio) para 3 h antes del experimento.
2. preparar el experimento y los dispositivos fisiológicos con Eva
- Antes de cada sesión experimental, iniciar la computadora, el monitor del experimentador y el monitor de prueba.
- Asegúrese de que el ventilador de la habitación, el termómetro y el monitor de humedad están en.
- Encienda la máquina de medición de la actividad electrodermal (EDA) y la electrocardiografía (ECG; e.g., PowerLab de ADInstruments). Ver la tabla de materiales.
- Abra el software EDA/ECG (Eva actualmente soporta Labchart de ADInstruments) y crear un nuevo archivo de configuración. Seleccione una frecuencia de muestreo de 1000 Hz y el número apropiado de canales (por ej., uno para EDA y otro de ECG). Guarde este archivo de configuración y volver a guardar una versión con un nombre diferente para cada sesión experimental.
- Para los electrodos de la EDA, realizar un cero de circuito abierto (es decir., sin los electrodos conectados a cualquier cosa) para obtener una medida inicial de la conductividad del sistema.
- Asegúrese de que la interfaz de control (e.g., palanca de mando) está conectado al ordenador.
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En el monitor de experimentador, abra el archivo ejecutable de la unidad para el experimento.
- Abrir el menú de "Configuración de experimentar" en Eva y especifique los parámetros del experimento (por ej., número de identificación de participante, archivo de medición fisiológica, condición experimental, temperatura y humedad).
- Haga clic en "iniciar el experimento".
3. experimental procedimiento
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Procedimiento de introducción y consentimiento
- Recoger al participante en el lugar de reunión acordado y le guía al laboratorio.
- Indicar que la sesión tomará aproximadamente 90 minutos y preguntar al participante para guardar su reloj o teléfono móvil.
- Pregunte a los participantes a sentarse en la silla experimental y explica el procedimiento experimental según la secuencia de comandos verbal preparado.
- Pregunte a los participantes a leer la hoja de información y firmar el formulario de consentimiento informado.
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Conexión de sensores de EDA y ECG
- Limpiar el dedo índice y el dedo anular de la mano no dominante con un paño húmedo sin jabón. Asegurarse de que estén secas y conectar los dos electrodos EDA a las falanges mediales.
- Limpiar la piel en el pecho donde se colocarán los electrodos de ECG con un paño húmedo.
- Coloque los electrodos blancos, negros y rojo en el cuerpo de los participantes entre las costillas según figura 2. Coloque el electrodo blanco en el abdomen derecho superior (UR) y el electrodo negro en el parte superior izquierda del abdomen (UL). Coloque el electrodo rojo en el abdomen izquierdo bajo (LL). Asegúrese de que los tres electrodos no son directamente sobre una costilla.
- Conecte los tres cables de ECG con códigos de color a los correspondientes electrodos conectados al cuerpo del participante.
-
Cuestionarios pre-experimento
- Proporcionar al participante con un teclado y un ratón que se utilizará para responder a los cuestionarios (e.g., demográficas preguntas, la primera parte de la encuesta corta de estado de estrés, el sentido de Santa Bárbara de la escala de dirección) y él o ella que se les pedirá una serie de preguntas en el ordenador.
- Informar a los participantes que les puede preguntar al experimentador con respecto a los cuestionarios en cualquier momento.
- Cerca de las dos paredes laterales de la cabina mientras el participante es completar los cuestionarios.
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Preparativos para la medición fisiológica. Estos pasos pueden realizarse mientras el participante es completar los cuestionarios.
- Informar a los participantes que el experimentador ahora preparará los dispositivos fisiológicos.
- Compruebe que los electrodos están conectados a las ubicaciones correctas.
- Colocar el esfigmomanómetro en el brazo no dominante.
- Proporcionar instrucciones a los participantes con respecto a la medida exacta de la presión arterial. Dígale a los participantes minimizar movimientos de brazo y cuerpo, mantener el esfigmomanómetro a nivel del corazón y mantener una postura erguida con los pies sobre el piso.
- Conecte los dos cables EDA a los electrodos en los dedos.
- Apagar la luz sobre el monitor y atenuar todas las otras luces arriba a la posición más baja.
- De la mano la palanca de mando para el participante y asegúrese de que el ratón esté fuera de la pantalla del monitor de prueba.
- El canal EDA a cero para obtener una medida de un individuo a partir de nivel de conductancia de la piel.
- En el software EDA/ECG, abra el cuadro de diálogo "Bio Amp". Elegir el rango de la señal en la que la señal del golpe de corazón cubre alrededor de un tercio de la ventana de vista previa (5 mV en la mayoría de los casos).
- Empezar a grabar con el software EDA/ECG y comprobar si una señal es visible en la ventana del software EDA/ECG en el monitor del experimentador.
- Iniciar la grabación pulsando el botón correspondiente en la máquina de la presión arterial la presión arterial.
- Cambiar el programa de unidad abierta y presiona "Iniciar medición". Debe aparecer una fijación cruzada.
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Formación de joystick y línea base de video
- Pedir a los participantes ver y seguir el video de capacitación que instruye a su cómo usar el joystick.
- Pregúntele a los participantes a completar el laberinto de entrenamiento para practicar el uso de la palanca de mando. En este laberinto de entrenamiento, los participantes aprenden a seguir las flechas que indican una ruta y recogen gemas flotantes.
- Si el experimento incluye sonido, coloque los auriculares en la cabeza del participante.
- Pregunte al participante a ver el video de la naturaleza de base sin moverse. Este video se utiliza para tener en cuenta para una medición de línea de base de datos fisiológicos del participante durante el análisis posterior.
-
Tarea de navegación
- Asegúrese de que los participantes han leído las instrucciones con respecto a la tarea de navegación a-ser-terminado. Investigar si el participante tiene alguna pregunta antes de que comience la tarea de navegación. Dile que el participante que no debe hacer preguntas durante la tarea de navegación.
- Pedir al participante que apriete el gatillo en la palanca de mando cuando él o ella está lista para comenzar la tarea de navegación.
-
Finales medidas fisiológicas y desprendimiento de sensores fisiológicos
- Espere hasta que el sistema ha completado la medición de la presión arterial final.
- Detener la grabación EDA y ECG pulsando el botón stop en el software EDA/ECG.
- Retire el manguito de presión arterial.
- Quite los electrodos de la EDA del participante.
- Pregúntele a los participantes que no retire los electrodos de ECG hasta el final del experimento.
- Retire la palanca de mando y auriculares.
-
Post-experimento cuestionarios
- Proporcionar al participante con un teclado y un ratón para los cuestionarios post-experimento (e.g., la segunda parte de la breve cuestionario de estado de estrés, el maniquí de la autoevaluación, el cuestionario de enfermedad del simulador).
- Informar a los participantes que se les pedirá otra serie de preguntas en el ordenador y que él o ella puede pedir preguntas si es necesario.
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Final de la sesión experimental
- Informar a los participantes que la parte experimental ya está terminada. Gracias a él o ella para participar en el experimento.
- Dile al participante que él/ella puede ahora quitar los electrodos de ECG.
- Pago de los participantes y pídales que firmen el recibo impreso.
- Pregunte si el participante tiene alguna pregunta sobre el propósito del experimento y escoltan a él o ella fuera de la habitación experimental.
4. después de cada sesión Experimental
- Abrir el menú de "evaluación" en la víspera para llevar a cabo el experimento diagnóstico (por ej., reproducir trayectorias) y guardar los archivos de medición fisiológica en el software EDA/ECG.
- En el menú de "evaluación" en la víspera, presione el botón "Añadir marcador de evento" para marcar eventos en los archivos de medición fisiológica. Este paso es crítico para el análisis de los datos fisiológicos en términos de fases experimentales particular.
- Guarde el archivo EDA/ECG en el archivo de medición fisiológica en el software EDA/ECG.
- Exportación de los datos experimentales para el backup usando el paquete evertools.
- Apague la máquina EDA/ECG y limpiar los electrodos EDA con almohadillas con alcohol.
- Marca que el participante demostró para arriba en el sistema de reclutamiento de participantes.
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Representative Results
De cada participante en el NeuroLab, normalmente recogemos datos fisiológicos (e.g., ECG), datos del cuestionario (e.g., el sentido de Santa Bárbara de la escala de dirección o SBSOD31) y datos de navegación (e.g., caminos a través de la entorno virtual). Por ejemplo, cambios en el ritmo cardíaco (derivado de los datos del ECG) se han asociado con cambios en Estados de estrés en combinación con otros fisiológicos32 y uno mismo-informe medidas33. Nuestro sistema permite diferentes tipos de cuestionarios para ser presentado como el breve cuestionario de estrés estado34 y el31 de SBSOD. El SBSOD es un uno mismo-informe de medidas de capacidad espacial que es a menudo correlacionada con el comportamiento de navegación en real y virtual, a gran escala, ambientes35. Además, datos de navegación permite inferir decisiones espacial de los participantes (e.g., vacilaciones, eficiencia de la navegación) en diferentes contextos estresantes36.
Un estudio representativo investigó el efecto del estrés en la adquisición de conocimientos espaciales durante la navegación. Probamos de 60 participantes (29 mujeres y 31 hombres; edad media = 23.3) individualmente durante una sesión de 90 minutos. Durante la tarea de navegación de cada sesión, los participantes fueron colocados en uno de los dos grupos (es decir., estrés y sin estrés) y completó tres de aprendizaje y pruebas de las fases mientras que continuamente se registraron datos de EDA y ECG. Las fases de aprendizaje involucrados encontrar un conjunto de cuatro localidades (figura 3) con la ayuda de un mapa que puede activarse mediante un botón en la palanca de mando. Las etapas de ensayo implicó navegando por cada una de estas localidades en un orden determinado con un contador de tiempo visible. Por sólo el grupo de estrés, los participantes fueron también penalizados monetariamente durante el tiempo necesario para encontrar estos lugares. Esta presión monetaria fue la única manipulación del estrés en el presente estudio.
Como se predijo, los datos fisiológicos de este experimento indican excitación mayor para el grupo de estrés que el grupo de no estrés en cuanto a la frecuencia cardíaca, t(58) = 2.14, se = 1.03, p =.04, pero no en términos de EDA, t(58) =-0.68, se = 0.02, p =.50 (figura 4). Además, hubo una correlación negativa entre la puntuación de SBSOD y el tiempo necesario para encontrar las ubicaciones de los cuatro goles durante la fase de aprendizaje, r(58) = -0.40, p =.002, pero no en la fase de prueba, r(58) = -0.25, p =.057. Según las trayectorias visualizadas, los participantes en el grupo de estrés parecen que menos distribuido en el ambiente virtual. Juntos, estos resultados sugieren que el mayor excitación y la capacidad espacial pueden estar relacionadas al comportamiento de navegación más eficiente.
Figura 1 : Fotografías de NeuroLab en ETH Zürich. (a) vista del experimentador y participante durante la prueba. El experimentador puede supervisar el progreso del participante en tiempo real. (b) vista de cerca de los participantes desplazarse por el entorno virtual mientras se recopilan los datos fisiológicos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2 : Diagrama que representa la colocación de los electrodos de ECG tres. Esta cifra ha sido modificada forma espuma (Meducation libre de acceso abierto)37que está licenciado bajo una licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 internacional. La imagen se ha cambiado para poner de relieve los electrodos necesarios para un sistema de electrodo de 3. Estos electrodos se deben colocar entre las costillas en el abdomen derecho superior (UR), el parte superior izquierda del abdomen (UL) y la parte baja del abdomen izquierda (LL) por favor haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3 : Experimentan de imágenes de una navegación en el NeuroLab. (a) captura de pantalla de la palanca de mando video de entrenamiento. Los participantes se les pidió reproducir los movimientos de la palanca de mando del vídeo en la esquina superior derecha. laberinto de formación (b) captura de pantalla de la palanca de mando. Los participantes se movió a través de un laberinto flotante flechas siguiendo y recogiendo gemas. (c) captura de pantalla de la fase de aprendizaje de la tarea de navegación. Los participantes podrían Presione el gatillo en la palanca de mando para llamar un mapa de entorno virtual. A la derecha de la pantalla se muestra una lista de ubicaciones de destino. (d) captura de pantalla de las pruebas de la fase de la tarea de navegación. Los participantes debían encontrar los mismos lugares en un orden determinado, mientras que un reloj de movimiento y movimiento recompensa eran visibles. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4 : Representante de los resultados de un experimento de navegación en el NeuroLab utilizando dispositivos fisiológicos y el marco de la víspera. (a) A gráfico que representa la relación entre (grupo de estrés en grupo control y Aguamarina en rosa salmón) y media tasa de corazón (después de correcciones de línea de base los valores de38). Frecuencia cardiaca media es significativamente mayor para el grupo de estrés que el grupo control. parcela (b) una dispersión que representa la relación entre score de SBSOD y el tiempo durante el aprendizaje (en negro) y pruebas (en gris). Existe una relación negativa significativa entre SBSOD puntaje y tiempo de aprendizaje y una tendencia similar para las pruebas de tiempo. medio ambiente (c) un mapa de lo virtual que muestra agregados datos camino del estrés (Aguamarina) y grupos de control (salmón rosado). Colorante más oscuro indica que una mayor proporción de rutas tomadas a lo largo de esa ruta son de un grupo en particular. Para las áreas vacías, la proporción de caminos tomados fue similar para los dos grupos. Localizaciones objetivo también están marcados con puntos negros. Como se muestra, el grupo de estrés era más probable que el grupo de control para moverse a lo largo de rutas más directas entre las localizaciones objetivo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
En el presente documento, describe un protocolo para la realización de experimentos en VR con dispositivos fisiológicos utilizando el marco de la víspera. Estos tipos de experimentos son únicos debido a consideraciones de hardware adicional (por ej., dispositivos fisiológicos y otros periféricos), los pasos preparatorios para la recogida de datos fisiológicos con VR y requisitos de gestión de datos. El presente Protocolo proporciona los pasos necesarios para experimentadores que pretende recopilar datos de múltiples periféricos simultáneamente. Por ejemplo, el uso de dispositivos fisiológicos requiere limpieza y colocar los electrodos en lugares específicos en el cuerpo del participante (e.g., el pecho y los dedos) de tal manera que no interfiera con otros periféricos (por ej., el palanca de mando). El calendario de estas medidas debe tener en cuenta la potencial deriva en las señales fisiológicas y en la ventana correspondiente dentro de los cuales los datos son confiables. Consideración del experimentador de sincronización también es crítico para pasos preparatorios dentro de cada sesión experimental. Por ejemplo, los participantes deben completar una fase de línea base (por ej., viendo un video de la naturaleza) en orden para el experimentador para tener en cuenta las diferencias individuales en reactividad fisiológica, así como una fase de entrenamiento con la interfaz de control a fin de el experimentador para desenredar su capacidad de maniobra de la toma de decisiones espacial en VR16,17. Además, la sincronización y almacenamiento de estos datos aumentan en complejidad con el número de fuentes de datos. El marco de la víspera que se describe en el presente Protocolo proporciona una solución para los estudios con varias fuentes de datos en VR. Además, la flexibilidad del marco Eva permite a los investigadores modificar el diseño experimental según sus preguntas de investigación y añadir nuevos periféricos como ojo seguidores y electroencefalograma (EEG).
Sin embargo, existen algunas limitaciones a este enfoque. En primer lugar, trabajar con el marco de Eva requiere de algunos conocimientos de informática y habilidades de programación básicas. En segundo lugar, la interpretación de los datos fisiológicos se basa en una larga tradición de investigación empírica que debe ser considerada durante el diseño y análisis de este tipo de estudios. Conocimiento de esta literatura es crítica dado que datos fisiológicos pueden ser fácilmente malinterpretados (por ej., confusión entre estrés y excitación). En tercer lugar, muchos experimentos en VR son susceptibles a las críticas con respecto a la validez externa con respecto a la interfaz virtual de medio ambiente y control. Por ejemplo, el escritorio VR a menudo emplea palancas de mano y no proporciona retroalimentación propioceptiva realista durante la marcha. En comparación con los estudios en ambientes reales, entornos virtuales tienden a conducir a la subestimación de distancias39 y menor precisión en la actualización espacial sin retroalimentación propioceptiva (sin girar físicamente)40. Sin embargo, la percepción valoración y vuelta distancia en VR puede mejorarse con retroalimentación visual explícito41,42.
La investigación anterior ha demostrado que los experimentos en VR todavía pueden reproducir espacial realista18,39 y social36,43,44 comportamiento. Además, VR permite un mayor control experimental y variaciones sistemáticas que serían difíciles en escenarios reales45. Marcos como Eva también pueden facilitar el desarrollo de un programa de investigación mediante VR proporcionando oportunidades para reproducir y ampliar el trabajo anterior. Por ejemplo, los investigadores pueden modificar ligeramente un experimento existente para incluir cuestionarios adicionales o una estructura de ensayo diferente. Algunas ventajas adicionales del marco Eva son gestión eficiente de los datos, la disponibilidad de tutoriales en línea y el potencial para que otros puedan contribuir a su desarrollo. De hecho, el marco de Eva está disponible gratuitamente como un proyecto de código abierto que fomenta la colaboración.
Estudios en curso en este laboratorio investigan el impacto de aspectos ambientales en la percepción y respuestas fisiológicas de los participantes con diferentes orígenes socioeconómicos y la influencia de los ambientes congestionados en el fisiológico respuestas de los participantes inmersos en una multitud virtual. En el futuro, este protocolo puede incorporar varios usuarios, tecnología que permitirá a los participantes en diferentes lugares físicos interactuar virtualmente de redes. Por último, el marco de la víspera en la actualidad se extiende para incluir paquetes de análisis de datos más allá del simple diagnóstico y la visualización de datos espaciales.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que revelar.
Acknowledgments
El entorno virtual fue proporcionado amablemente por VIS juegos (http://www.vis-games.de) para llevar a cabo investigación en realidad virtual.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Alienware Area 51 Base | Dell | 210-ADHC | Computation |
| 138 cm 4K Ultra-HD LED-TV | Samsung | UE55JU6470U | Display |
| SureSigns VS2+ | Philips Healthcare | 863278 | Blood Pressure |
| PowerLab 8/35 | AD Instruments | PL3508 | Skin Conductance |
| PowerLab 26T (LTS) | AD Instruments | ML4856 | Heart Rate |
| Extreme 3D Pro Joystick | Logitech | 963290-0403 | HID |
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