論沉浸式VR對非睡眠型休息的影響及效果研究

摘 要：本論文是將非睡眠型休息的理論與沉浸式VR在其中的應(yīng)用相結(jié)合，通過實(shí)證研究，期望發(fā)現(xiàn)并證明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提升非睡眠型休息效果。實(shí)驗(yàn)依據(jù)非睡眠型休息的理論，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所產(chǎn)生的沉浸感，通過畫面、音樂導(dǎo)引肢體心理產(chǎn)生冥想語言信息，隔離外界干擾，將聽覺、視覺系統(tǒng)置于可控場景內(nèi)，同時(shí)配合運(yùn)用按摩椅對軀體各部分輪流間隔進(jìn)行生理和心理刺激，減少使用者負(fù)面情緒，提升生理和心理兩方面的松弛效果，加快意志力和注意力的恢復(fù)速度。實(shí)驗(yàn)過程中使用皮電設(shè)備端實(shí)時(shí)監(jiān)測不同狀態(tài)下皮電反應(yīng)的變化，分析其心理反應(yīng)轉(zhuǎn)化成生理反應(yīng)的過程。從本次實(shí)驗(yàn)的最終數(shù)據(jù)來看，同等參與者樣本、體驗(yàn)時(shí)間和時(shí)長的情況下，借助VR設(shè)備進(jìn)行非睡眠型休息獲得放松、消除緊張和疲勞的效果在主觀和客觀方面都比傳統(tǒng)按摩休息更快速。

關(guān)鍵詞：情緒;沉浸式VR技術(shù);非睡眠型休息

一.導(dǎo)言

2019年VR技術(shù)迎來爆發(fā)式發(fā)展，VR技術(shù)是人類對突破自身局限的一種嘗試。它的價(jià)值在于通過構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，讓眼見為實(shí)變成眼見為虛，為使用者提供視覺、聽覺、觸覺等全方位感受的能力，產(chǎn)生身臨其境的沉浸感。在虛擬場景中，使用者可以與環(huán)境、物體和人物進(jìn)行互動(dòng)并獲得及時(shí)的交流和反饋，且能夠?qū)λ幥榫斑M(jìn)行實(shí)時(shí)操控。VR是一項(xiàng)代表未來的新技術(shù)，是互聯(lián)網(wǎng)科技產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展同人們?nèi)找嬖黾拥膴蕵沸枨笙嘟坏漠a(chǎn)物，是順勢而生的新事物。VR技術(shù)的成熟為內(nèi)容的爆發(fā)提供了支撐，像VR游戲、VR電影、VR教育等也會(huì)在數(shù)量和質(zhì)量上大大提升，并滲透到更多的領(lǐng)域與行業(yè)，成為未來生活的一部分。

VR在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在虛擬環(huán)境中可以建立虛擬的人體模型，借助跟蹤球、HMD、感覺手套，學(xué)生可以很容易了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)，相較傳統(tǒng)教學(xué)方式更為直觀生動(dòng)。目前VR在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的運(yùn)用，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療、手術(shù)培訓(xùn)、醫(yī)療教學(xué)、心理干預(yù)治療等，這為其在身心健康方面的運(yùn)用提供了有效參考。

生活節(jié)奏加快，人們普遍面臨較大的生活和工作壓力，亞健康人群、慢性病患者比例上升，同時(shí)消費(fèi)升級疊加人口老齡化的社會(huì)環(huán)境下，針對健康的消費(fèi)意識(shí)增強(qiáng)，這為按摩行業(yè)展現(xiàn)了廣闊的市場空間。作為一種養(yǎng)生、放松、休閑、便捷的方式，按摩椅的市場滲透率也正在逐年攀升。雖然按摩椅滿足了人們對于身體各部位放松的需求，但是對于情緒的作用力卻差強(qiáng)人意。而情緒對人們的身心健康具有直接作用，感知、注意、記憶、思維等都會(huì)受到情緒的影響。VR技術(shù)在情緒和心理方面的應(yīng)用正好彌補(bǔ)了這一缺陷，可以有效幫助使用者通過先進(jìn)科技水平的融合，改善情緒，保持高水平的精神狀態(tài)和工作效率。

二.相關(guān)理論

人的心理活動(dòng)，中醫(yī)學(xué)將其統(tǒng)稱為情志，或叫做情緒，它是人在接觸和認(rèn)識(shí)客觀事物時(shí)，人體本能的綜合反映。早在春秋戰(zhàn)國時(shí)代，諸子百家就有較精辟的論述，其中《管子》中的《內(nèi)業(yè)》篇中提到：“內(nèi)，就是心;業(yè)，就是術(shù)。內(nèi)業(yè)者，養(yǎng)心之術(shù)也?！薄豆茏印氛J(rèn)為，心神靜才能益于身心。綜觀《黃帝內(nèi)經(jīng)》，無論是對身心疾病的社會(huì)心理致病因素，發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)，還是對身心疾病的診斷和防治，都有許多精辟的論述，并已形成一定的理論體系。如在形神關(guān)系方面，《內(nèi)經(jīng)》認(rèn)為，形生神而寓神，神能駕御形體，形神統(tǒng)一，才能身心健康，盡享天年，要求人們做到自我控制精神，抵制或擺脫不良情緒的干擾。此外，對于心理與生理之間的密切關(guān)系，對于個(gè)性心理特征的種種分類，對于心理因素在疾病發(fā)生發(fā)展中的地位，對于自然與心理治療的意義，對于調(diào)神攝生的心理衛(wèi)生等等，《內(nèi)經(jīng)》均作了原則性的總結(jié)，提出了很多頗有價(jià)值的見解。明清時(shí)期的《攝生集覽》中也提出“養(yǎng)神為首”[1]，在睡眠與精神的關(guān)系方面認(rèn)為，不寐與情志有關(guān)，倡導(dǎo)“入寐之法，首在清心”。

睡眠被大多數(shù)人認(rèn)為是最好的休息方式，但是科學(xué)家認(rèn)為睡眠時(shí)間的長短與睡眠質(zhì)量并不成正比。休息分為睡眠型和非睡眠型，其中非睡眠型休息引起了越來越多人的關(guān)注，雖然在改善情緒與睡眠方面的科學(xué)性還未有定論，但已有多種學(xué)說。例如Christian Jarrett在《A Science-Backed Guide to Taking Truly Restful Breaks（良好休息的科學(xué)指南）》[2]一文中對休息效果提出的定義是：你在辦公室工作一天，中間使用什么休息方法，到下午下班前的精神狀態(tài)和工作效率仍保持高水平。她認(rèn)為真正有用的休息方式是放松和社交，尤其腦力勞動(dòng)工作者，休息的主要目的是恢復(fù)注意力和意志力，短而頻繁的休息比長時(shí)間休息更好。著名未來學(xué)家、趨勢專家丹尼爾·平克在《時(shí)機(jī)管理》[3]一書中列舉了5種快速恢復(fù)型休息，分別為微型休息、運(yùn)動(dòng)休息、接近大自然的休息、社交休息和給大腦換擋。其中“接近大自然的休息”中提到，如果沒有戶外的條件，假裝在室外也會(huì)有所幫助。在“給大腦換擋”中提及冥想是人類最有效的休息方式之一，也是一種微型休息。

三.基于VR技術(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為跨越時(shí)空隨時(shí)展現(xiàn)各類場景提供了可能性，如果將其與中醫(yī)調(diào)理、按摩推拿技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到更多的領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)身心健康療愈技術(shù)更廣泛的普及和發(fā)展。為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)想及效果，設(shè)計(jì)了本次實(shí)證研究。

本次實(shí)驗(yàn)通過與對照組的比較，驗(yàn)證傳統(tǒng)按摩椅與同時(shí)運(yùn)用按摩椅和VR交替對大腦及各部分軀體輪流間隔刺激這兩種方式，所帶來的生理和心理方面放松效果的差異，并最終發(fā)現(xiàn)VR組在同等時(shí)間和時(shí)長的前提下較對照組都有更明顯的提升。

實(shí)驗(yàn)的研究工具如下（圖1）：

此次被試者共20人，以20-50歲公司白領(lǐng)居多。本次實(shí)驗(yàn)采用交叉基線對照的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行。即預(yù)先對所有被試進(jìn)行皮電數(shù)據(jù)的測定，以平均結(jié)果作為基線值（baseline），第一天所有被試進(jìn)入按摩對照組（Controlled Group）進(jìn)行測試，第二天所有被試進(jìn)入VR按摩實(shí)驗(yàn)組（VR Group）進(jìn)行測試。最后比較被試在不同組與自身基線水平的差異。

具體實(shí)驗(yàn)流程如下（圖2）：

實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備階段，主要包括被試的招募，對被試實(shí)驗(yàn)過程中注意事項(xiàng)及設(shè)備使用等內(nèi)容的培訓(xùn)，以及實(shí)驗(yàn)所需軟硬件的準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)中實(shí)施階段，包括對所有被試在正常狀態(tài)下皮電數(shù)據(jù)的測量、測評量表的填寫，以此作為前測數(shù)據(jù)。第一天所有被試（20人）進(jìn)入按摩對照組，佩戴皮電設(shè)備后在按摩椅上進(jìn)行15分鐘體驗(yàn)，結(jié)束后依據(jù)當(dāng)時(shí)狀態(tài)填寫測評量表。第二天所有被試（20人）進(jìn)入VR按摩實(shí)驗(yàn)組，佩戴皮電設(shè)備后，在按摩椅上進(jìn)行15分鐘體驗(yàn)的同時(shí)觀看VR，結(jié)束后依據(jù)當(dāng)時(shí)狀態(tài)填寫測評量表。數(shù)據(jù)分析階段，主要包括數(shù)據(jù)處理及分析。

實(shí)驗(yàn)通過測評量表提供的主觀數(shù)據(jù)和皮電設(shè)備提供的客觀數(shù)據(jù)兩方面，驗(yàn)證同時(shí)利用按摩椅和VR進(jìn)行非睡眠型休息的方式，在生理和心理上均能達(dá)到更好的放松效果，產(chǎn)生積極影響，加速意志力和注意力的恢復(fù)。

情緒是一種心理活動(dòng)，而人的一切心理過程，都是腦的活動(dòng)的結(jié)果。情緒的原始目的在于促進(jìn)自身需要的滿足，根據(jù)自身需要是否滿足會(huì)產(chǎn)生不同的內(nèi)心感受。如：悲傷、快樂、喜愛、仇恨、恐懼等。其次，情緒伴隨著相應(yīng)的生理喚醒過程，會(huì)影響機(jī)體許多器官的活動(dòng)。情緒產(chǎn)生于大腦的深部后，擴(kuò)散于整個(gè)有機(jī)體，在心臟、血管及其它重要器官的工作中留下痕跡，因此情緒的起落對有機(jī)體的各種生理器官的活動(dòng)發(fā)生作用。在不同的情緒狀態(tài)下，人的心律、血壓、呼吸以及內(nèi)分泌、消化系統(tǒng)等都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。如：悲傷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)食欲減退、消化不良等不適;激動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)血壓升高、心跳加快等現(xiàn)象;生氣時(shí)，臉變白是因?yàn)檠苁婵s神經(jīng)的活動(dòng)與情緒變化也極為密切。

本次實(shí)驗(yàn)中的身心健康測評量表主要針對情緒和心理方面，從被試的主觀方面證明其壓力釋放度的變化。問卷共分為兩部分，均針對被試在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的狀態(tài)作答。第一部分共12題，包含壓力、注意力、精神情緒、身體狀態(tài)等方面，每個(gè)問題答案為“完全符合”、“較符合”、“一般”、“較不符合”、“完全不符合”五項(xiàng)，分別為1-5分。分?jǐn)?shù)越高，代表身心健康程度越好。在實(shí)驗(yàn)開始前做前測，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行后測。數(shù)據(jù)表明（圖3），兩組較前測均有提升，其中對照組較前測提升33%，VR組提升46%，是對照組變化率的1.4倍。比如在“您現(xiàn)在是否感到壓力很大”一題中，前測從完全符合到完全不符合的選擇人數(shù)分別為4：6：6：1：3，對照組人數(shù)變化為0：1：6：5：8，VR組該項(xiàng)的選擇人數(shù)為0：0：5：7：8，表示完全不符合的人數(shù)增加了5個(gè)，同時(shí)依然感受到壓力很大的人數(shù)則下降為0。

測評量表的第二部分就身心三度進(jìn)行了調(diào)查。身心三度分別為愉悅度、覺醒度、支配度，根據(jù)程度不同分為9級（圖4）。愉悅度即愉悅、開心的情緒，1-9從低到高表示極度不開心到極度開心;喚醒度為興奮的情緒，1-9從低到高表示平靜放松到極其激動(dòng)刺激;支配度是對自身的支配感，1-9從低到高表示被影響、被控制到自信、自主、有影響力。

從三度量表的數(shù)據(jù)來看（圖5），兩組在愉悅度和支配度方面都有不同程度的提升，VR組分別較前測提升36%和45%，遠(yuǎn)高于對照組提升的24%和26%。而在覺醒度方面，對照組基本無變化，VR組下降了14%。尤其愉悅度（圖6），是各指標(biāo)中與情緒相關(guān)度最直接的維度，愉悅度的高低直接決定情緒的正面和負(fù)面，VR組在愉悅度上的正向變化是對照組的1.5倍，表明VR組在按摩后更為開心，自信，同時(shí)情緒又更為平和放松。正向的情緒有助于增強(qiáng)機(jī)體活力，提高免疫力，減少和消除對肌體的不良刺激，可以直接作用于腦垂體，保持內(nèi)分泌功能的適度平衡，從而使全身各系統(tǒng)、器官的功能更加協(xié)調(diào)、健全。

在基本相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，可以認(rèn)為造成各組結(jié)果變化的主要因素是VR在其中的應(yīng)用。當(dāng)被試戴上VR頭顯時(shí)，由于設(shè)備和耳機(jī)的包裹作用，人的聽覺和視覺系統(tǒng)更為封閉，從感官上將其與外界干擾環(huán)境相隔離，致使被試更集中于VR中的場景，感知度相應(yīng)提升。VR技術(shù)創(chuàng)造的試聽虛擬環(huán)境可以根據(jù)被試的喜好提供不同的場景選擇（圖7），例如海洋、森林、天空、海灘等，在按摩椅進(jìn)行身體各部位按摩刺激的同時(shí)，VR通過視覺和聽覺將被試帶入大自然中，并提供冥想引導(dǎo)，通過對被試心理的刺激，幫助其更快進(jìn)入沉浸式狀態(tài)，創(chuàng)造契合的心理調(diào)適環(huán)境，提高大腦及整個(gè)腦神經(jīng)系統(tǒng)的活力，使體內(nèi)各器官的活動(dòng)協(xié)調(diào)一致，充分發(fā)揮整個(gè)機(jī)體的潛能，轉(zhuǎn)移并釋放心理壓力。

另一方面，在實(shí)驗(yàn)過程中對被試進(jìn)行皮膚電的實(shí)時(shí)監(jiān)測作為客觀依據(jù)。皮膚電反應(yīng)，又稱為皮電反應(yīng)，是一項(xiàng)情緒生理指標(biāo)，代表機(jī)體受到刺激時(shí)皮膚電傳導(dǎo)的變化。皮膚電反應(yīng)可以作為交感神經(jīng)系統(tǒng)功能的直接指標(biāo)，也可以作為腦喚醒、警覺水平的間接指標(biāo)。其作用原理是當(dāng)機(jī)體受外界刺激或情緒狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，其植物神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)就會(huì)引起皮膚內(nèi)血管的舒張和收縮以及汗腺分泌等變化，從而導(dǎo)致皮膚電阻發(fā)生改變。[4]蘇聯(lián)心理學(xué)家米亞西舍夫在1939年做了關(guān)于“人的皮膚電反射特點(diǎn)的心理學(xué)意義” [5]的研究，探討了在不同性質(zhì)的情感體驗(yàn)時(shí)以及在不同的心理狀態(tài)時(shí)皮膚電反應(yīng)的變化問題，將皮膚電與心理學(xué)實(shí)現(xiàn)了結(jié)合。需要注意的是，皮電測試并不能直接顯示出用戶的喜怒哀樂，但可以得到用戶心理狀態(tài)是否變化，通過這種變化，結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。

皮電反應(yīng)在本實(shí)驗(yàn)中，主要從客觀的角度來探測心理反應(yīng)轉(zhuǎn)化為生理反應(yīng)的過程。在醫(yī)學(xué)上認(rèn)為放松的目標(biāo)主要體現(xiàn)為人體肌肉的放松程度，這也同樣可以通過皮電反應(yīng)獲取。人的情緒狀態(tài)也與肌肉有密切聯(lián)系，當(dāng)情緒安定時(shí)，人體的肌肉緊張度會(huì)降低，能夠有效的休息，迅速消除疲勞。相反如果負(fù)面情緒增多，肌肉的緊張度就會(huì)增高。皮電反應(yīng)的數(shù)值因性別、情緒、狀態(tài)等個(gè)體不同而產(chǎn)生的差異較大，因而在使用時(shí)以橫向比較為主，即針對同一被試的前測及其在對照組和VR組的EDA數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。皮電數(shù)值越低，代表肌肉放松度越高，情緒越平靜，從壓力焦慮狀態(tài)趨向安靜平和狀態(tài)。

從被試的EDA數(shù)據(jù)可見（圖8），個(gè)體對按摩方式的感受度和喜好存在差異，其放松的程度和效果也各有不同，但總體來說對照組和VR組在按摩后均呈現(xiàn)下降的趨勢，各組EDA均值中（圖9），對照組下降36%，VR組下降59%，是前者變化率的1.6倍。人體低位腦干存在著調(diào)節(jié)睡眠和覺醒的重要結(jié)構(gòu)。在使用按摩椅針對肌體作用的同時(shí)播放VR海洋、森林等場景，沉浸式的感受使大腦產(chǎn)生舒適感和放松性，促進(jìn)人體分泌睡眠肽和5-羥色胺、去甲腎上腺素和乙酰膽鹼等物質(zhì)，從而產(chǎn)生愉快心理。也就是說，將虛擬現(xiàn)實(shí)與按摩相結(jié)合的按摩方式，肌肉的放松效果更為明顯，消除疲勞更快，是將情緒正向轉(zhuǎn)移的有效方法。

四.研究局限性

本次實(shí)驗(yàn)的局限性主要有兩方面。第一是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本身，從數(shù)據(jù)獲取上來說，如果參與實(shí)驗(yàn)的人數(shù)更多，覆蓋年齡范圍更廣，所得到更多樣更復(fù)雜的樣本可能會(huì)得出更明顯的數(shù)據(jù)結(jié)果。從時(shí)間和時(shí)長上來說，雖然已在可控實(shí)驗(yàn)環(huán)境內(nèi)得出了相關(guān)結(jié)論，但鑒于樣本個(gè)體差異的不同，如果能夠長期追蹤，可能會(huì)有更多發(fā)現(xiàn)。第二是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身。VR如何與按摩行業(yè)、按摩椅實(shí)現(xiàn)更好的融合，還有很多可改進(jìn)之處。不論從硬件的一體化上，還是軟件對不同人群多種類多場景的適應(yīng)性上，都還有無限可能。

五.結(jié)論

本研究是基于沉浸式VR技術(shù)在非睡眠型休息效果應(yīng)用上的實(shí)踐探索，發(fā)現(xiàn)并證明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠改進(jìn)現(xiàn)有按摩的方式，為短時(shí)疲勞的迅速恢復(fù)提供補(bǔ)償策略，減少負(fù)面情緒，提升生理和心理兩方面的松弛效果。測評量表所得的壓力釋放度，以及皮電設(shè)備所得的肌肉放松度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)按摩方法。虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)結(jié)合使用按摩椅，通過配合視覺和聽覺冥想導(dǎo)引，提供更好的心理調(diào)適環(huán)境，按摩椅作用于生理方面，VR的運(yùn)用更側(cè)重于心理方面，兩者同時(shí)對身心進(jìn)行按摩刺激，穩(wěn)定個(gè)體情緒，協(xié)調(diào)自我生理狀態(tài)的疏導(dǎo)功能，達(dá)到徹底放松效果，獲得身心健康的目的。非睡眠型休息作為睡眠休息的補(bǔ)充，是幫助短時(shí)內(nèi)恢復(fù)精力，保持高水平的精神狀態(tài)和工作效率的科學(xué)方式，而VR與按摩相結(jié)合這一便捷省力的方式，提供了更有效的非睡眠型休息，可用于各領(lǐng)域尤其是腦力工作者的疲勞及壓力應(yīng)對。

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[5]米亞西舍夫.關(guān)于人體皮膚電反射特點(diǎn)[J]，1939.

作者簡介：

付科學(xué)，出生日期：（1973-），性別：男，民族：漢，籍貫：黑龍江，現(xiàn)供職單位全稱：自然醫(yī)學(xué)身心健康專業(yè)委員會(huì)（秘書長）;北京昆達(dá)里尼國際自然醫(yī)學(xué)院，職稱：院長，學(xué)位：藥學(xué)本科及臨床醫(yī)學(xué)?？?。研究方向：VR-情緒與睡眠對健康的影響