虛擬現(xiàn)實運動對大學生面孔識別能力的影響①

崔晴晴 趙敬國

(山東師范大學體育學院體育系 山東濟南 250014）

虛擬現(xiàn)實運動對大學生面孔識別能力的影響①

崔晴晴 趙敬國*

(山東師范大學體育學院體育系 山東濟南 250014）

評價虛擬現(xiàn)實運動對大學生面孔識別能力N170的影響。隨機招募30名健康大學生，實驗組（20人）利用idong運動王Ⅱ進行6周的虛擬現(xiàn)實運動，30min/次，3次/周。對照組（10人）正常作息。采用德國BP公司生產(chǎn)的32導Brain Vision Analyzer分別測量受試者實驗前和6周實驗結(jié)束后安靜狀態(tài)下的事件相關電位N170，選用改良版的flanker刺激范式。采用SPSS15.0 for windows對數(shù)據(jù)分別進行描述性統(tǒng)計和推斷性統(tǒng)計分析。結(jié)果顯示：實驗組的P8電極點的潛伏期和C3、Pz電極點誘發(fā)的N170波幅在實驗前后有顯著差異。6周虛擬現(xiàn)實運動對大學生腦電成分N170有一定的選擇性影響，體現(xiàn)于N170潛伏期和波幅指標顯著性改變僅出現(xiàn)在特定的電極點和刺激方式，認為這些選擇性改變應是對該運動方式的適應性改變。

虛擬現(xiàn)實運動 面孔識別 ERP

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）簡稱VR，是指以計算機技術為核心的現(xiàn)代高科技手段而生成的虛擬環(huán)境[1]。VR憑借其特有的交互性，沉浸性和多感知性等特點使用戶產(chǎn)生身臨其境的感覺，用戶在虛擬環(huán)境下的運動可以打破時間和空間的限制，可以在現(xiàn)實狹小的空間里實現(xiàn)在虛擬環(huán)境中的無限運動，這種運動方式我們稱為虛擬現(xiàn)實運動[2]。人類面孔依據(jù)其所呈現(xiàn)的復雜多維的個人信息、社交信息給人類認知活動提供了一種重要的非語言刺激[3]。及時而準確的識別面孔是完成正常社會活動的基本能力[4]。與面孔識別相關的事件相關電位（ERP）成分主要是N170，N170是在顳枕區(qū)出現(xiàn)的潛伏期約為170ms的負波[5]。這種成分與受試者的年齡、種族和熟悉度等因素無關，只與面孔特征的識別加工有關，所以可代表面孔識別的特異性[6]。

1 對象與方法

1.1 實驗對象

通過人口統(tǒng)計學特征、PARO＆YOU問卷篩選出身體健康、無心血管疾病、不吸煙不酗酒等符合實驗要求的在校非體育專業(yè)女生30名為受試者（基本情況見表1），并將其隨機分為實驗組和對照組。

表1 受試者人口統(tǒng)計學特征(±sD)

表1 受試者人口統(tǒng)計學特征(±sD)

組別 N 年齡(歲) 身高(cm) 體重(kg)對照組 10 19.5±0.55 164.0±5.73 54.8±6.32實驗組 20 20.5±2.14 161.9±3.61 57.6±4.12

1.2 實驗方法

實驗組采用體感運動機idong運動王Ⅱ進行6周的虛擬現(xiàn)實運動（伸展運動、射箭運動和平衡大挑戰(zhàn)運動），3次/周，30min/次。對照組不進行任何形式的體育運動，按照原作息制度生活學習。

1.3 安靜狀態(tài)下ERP N170的測試

采用德國Brain Products公司生產(chǎn)的32導腦電采集分析系統(tǒng)，采用改良版的Flanker范式為刺激。

1.4 統(tǒng)計學處理

實驗結(jié)束后把所有原始數(shù)據(jù)導入SPSS 15.0 for windows數(shù)據(jù)庫，分別進行描述性統(tǒng)計和推斷性統(tǒng)計。組內(nèi)比較采用配對樣本t檢驗，組間比較采用獨立樣本t檢驗，差異顯著性標準采用P＜0.05，結(jié)果均以（D）表示。

2 結(jié)果

從表2四種刺激范式分別誘發(fā)的N170得出實驗組的P8電極點的

表2 實驗組和對照組6周前后兩次測量之間N170潛伏期的比較[ms，(±sD)]

表2 實驗組和對照組6周前后兩次測量之間N170潛伏期的比較[ms，(±sD)]

電極點刺激范式組別前測后測P8 S1實驗組173.33±22.24 167.07±20.37 P8 S1對照組185.33±28.19 172.67±28.44 P8 S3實驗組173.33±21.71 165.07±16.56 P8 S3對照組180.33±22.75 181.00±28.84P0.037 0.356 0.018 0.331

表3 實驗組和對照組6周前后兩次測量之間N170波幅的比較[uv，(±sD)]

表3 實驗組和對照組6周前后兩次測量之間N170波幅的比較[uv，(±sD)]

電極點 刺激范式 組別C3 S1 實驗組C3 S1 對照組Pz S1 實驗組Pz S1 對照組C3 S2 實驗組C3 S2 對照組Pz S2 實驗組Pz S2 對照組前測 后測P0.60±3.02 -2.83±5.72 0.028-0.27±2.99 -23.45±46.23 0.277-2.25±4.20 -5.83±6.72 0.021-3.10±5.28 -27.79±54.90 0.319 1.22±3.49 -3.27±6.05 0.005 0.13±2.17 -9.03±17.99 0.269-1.80±4.67 -6.34±6.28 0.002-1.39±4.05 -10.82±19.18 0.303

潛伏期在實驗前后有顯著差異，具體表現(xiàn)為P8電極點在S1、S3刺激下潛伏期縮短。由此證實刺激范式在枕顳區(qū)（P8）誘發(fā)N170。

表3可得實驗組在S1刺激下C3、Pz電極點誘發(fā)的N170波幅后測顯著高于前測，電極點C3、Pz誘發(fā)的N170波幅在S2刺激下后測顯高于前測。具體表現(xiàn)在組內(nèi)樣本t檢驗P＜0.05。

表4通過組間獨立樣本t檢驗可得實驗組與對照組的C3、Pz電極點波幅在S1刺激下P值都＜0.01，表明其存在極顯著性差異。實驗組與對照組C3、Pz、電極點波幅在S2刺激下0.01＜P＜0.05，表明其存在顯著性差異。

表4 前測和后測各電極點波幅的配對t檢驗

3 討論

6周的虛擬現(xiàn)實運動（伸展運動、射箭運動和平衡大挑戰(zhàn)運動）加大了個別電極點在特定刺激范式下的波幅，表明大腦對刺激進行視覺認知加工時所投入的資源多。另外此實驗證明6周的虛擬現(xiàn)實運動存在N170視覺加工的右半球優(yōu)勢。此外前人的研究表明實驗條件對N170成份具有影響，例如彭小虎等人利用學習—再認范式刺激誘發(fā)的N170波幅比受試者學習時誘發(fā)的N170波幅增大[4]。那么在虛擬環(huán)境中進行的虛擬現(xiàn)實運動畢竟是大腦需要投入更多注意力和資源在視覺獲取上，它阻斷了人們原有的視覺輸入，且虛擬影像光線占據(jù)了全部視覺，所以對實驗組起到影響的到底是整體的虛擬環(huán)境下的運動還是僅僅是虛擬影像的影響還需進一步研究。

[1]何懿文.VR崛起之惑[N].計算機世界，2016-01-25（012).

[2]王玲，王靜梅，王軍利，等.卡通面孔與真實面孔識別的ERP比較研究[J].心理研究，2012，5（5）：19-28.

[3]田海鵬.N170與面孔識別關系的探討[J].科教文匯，2015（5）：138-139.

[4]彭小虎，魏景漢，羅躍嘉，等.面孔識別的腦加工成分[J].航天醫(yī)學與醫(yī)學工程，2002，15（4）：303-304.

G80-32

A

2095-2813(2017)08(c)-0251-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.24.251

崔晴晴(1992—)，女，漢族，山東鄒平人，碩士研究生，研究方向：運動人體科學。

趙敬國(1964—)，男，漢族，山東新泰人，碩士，教授，碩士生導師，研究方向：運動訓練的機能學評價，E-mail：zhaojg@sdnu.edu.cn。