Einfluss taktiler Informationen in VR auf Angst und Präsenz

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Als Beispiel für den Einsatz von Virtueller Realität in der psychologischen Forschung stellen wir einen VR-Aufbau mit einer Videobrille (Head-Mounted Display) und zwei Bewegungssensoren kurz dar. Es handelt sich dabei um ein von Prof. Dr. Mühlberger betreutes Experiment, das am Lehrstuhl für Psychologie I der Universität Würzburg durchgeführt wurde.

Untersuchungsgegenstand:

  • Variationsmöglichkeiten zwischen realer und virtueller Welt innerhalb eines Experiments.
  • Simulation einer Greifübung in virtueller Realität.
  • Anwendungsmöglichkeiten für Expositionstherapie bei Spinnenangst.

Technische Umsetzung:

  • Visuelle Informationen mit Head-Mounted Display eMagin 3DVisor Z800
  • Bewegungs- Beschleunigungsinformationen des Kopfes und der Hand mit Polhemus Fastrak
  • Visuelle Darstellung der 3D Umgebung mit Cortona3D Viewer
  • Interaktion mit virtuellen Reizen (3D Spinne / Würfel) bei simultanem realen Feedback (Kunststoff Spinne / Holzwürfel in Realität).
  • Physiologiedatenaufzeichnung mit Brainproducts V-Amp-16
  • Simulationssoftware CyberSession

Aufgabe der Versuchsteilnehmer:

  • Mit der Hand die Spinne berühren (2 Versuchsbedingungen)
  • Unspezifische taktile Informationen: haptisches Feedback entspricht nicht visueller Darstellung (virtuelle Spinne – realer Holzwürfel)
  • Spezifische taktile Informationen: haptisches Feedback entspricht visueller Darstellung (virtuelle Spinne – reales Spinnenmodell)

Erfasste Daten im dargestellten Beispiel:

  • Kopfposition und Orientierung
  • Handposition und Orientierung
  • Dauer der Greifbewegung
  • Hautleitfähigkeit und Herzrate

Hier ist ein Video zum vorgestellten Experiment:

Ergebnisse der Studie:

  • Spezifische taktile Informationen (Spinnenmodell) führten im Vergleich zu unspezifischen taktilen Informationen (Holzwürfel) zu deutlich gesteigerten Angstreaktionen der Versuchsteilnehmer während der Konfrontation im Experiment.
  • Das Präsenzempfinden, das Gefühl in der VR gegenwärtig zu sein, war ebenfalls bei spezifischen taktilen Informationen deutlich erhöht.
  • Insgesamt konnte durch Konfrontation mit einer Spinne in VR eine Reduktion der Spinnenangst bei den Studienteilnehmern erreicht werden.

Virtuelle Realität in der psychologischen Forschung

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Virtuelle Realität (VR) ist ein häufig vorkommender Begriff, wenn es um moderne, zukunftsorientierte Technologien geht. Aber was ist VR eigentlich?

Der Informatiker Jaron Lanier beschrieb VR 1989 sehr abstrakt als „interaktive Simulation von realistischen oder imaginären Umgebungen“.

Dies bedeutet, dem VR-Anwender wird eine computersimulierte Welt präsentiert und er kann mit dieser interagieren. Um das zu ermöglichen, erfasst ein VR-System das Verhalten des Anwenders mit Hilfe von Sensoren und Eingabegeräten und passt die VR-Welt entsprechend an.

Dabei werden möglichst viele Sinneskanäle mit künstlichen Informationen versorgt:

  • „Sehen“: visuelle Darstellung mittels Videobrille oder Projektion
  • „Hören“: auditive Informationen mit Kopfhörer oder Surround-Sound Systemen
  • „Bewegungswahrnehmung“: Bewegungsinformationen mittels Bewegungssimulator
  • „Riechen“: Vermittlung von Gerüchen mittels Olfaktometer
  • „Fühlen“: Haptik, Schmerzwahrnehmung

Zur Interaktion mit der virtuellen Welt werden üblicherweise Trackingsysteme zur Erfassung der Kopfposition und / oder Orientierung, der Hand, des Körpers oder der Blickrichtung aber auch Eingabegeräte (wie Joystick, Lenkrad) verwendet. Weitere Interaktionsmöglichkeiten lassen sich durch Feedback-Systeme (Physiologie, Eyetracking) oder Spracherkennung realisieren.

Auf die technischen Möglichkeiten, sowie auch  die Wahrnehmungspsychologie der Aspekte „Präsentation“ und „Interaktion“ werden wir in nachfolgenden Artikeln näher eingehen.

Im Bereich der psychologischen Forschung ermöglichen virtuelle Welten die kontrollierte und standardisierte Präsentation von künstlichen, jedoch als real erlebten Situationen. Daraus ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur Veränderung und Manipulation dessen,  was individuell als wirklich erlebt wird. So konnte unter anderem im Bereich der Angstforschung nachgewiesen werden, dass das Erleben einer Umgebung mittels VR, die gleichen körperlichen Reaktionen erzeugen kann wie eine reale Situation. Mittels Virtueller Realität lassen sich die Möglichkeiten der empirischen Forschung, aber auch der Expositionstherapie, zum Beispiel zur Unterstützung von kognitiver Verhaltenstherapie (KVT), erheblich erweitern.

Beispiele von wissenschaftlichen Studien mit VR

Ausgewählte Studien werden im VR-Blog mit Bildern, Videos und weiteren Informationen vorgestellt:

Ergebnisse von wissenschaftlichen Studien, welche unter Verwendung des VT+ VR-Simulationssystems durchgeführt wurden sind auf der Seite Publikationen aufgelistet.

Internationale Forscher besuchen CAVE-System der JMU

Höhenszenario

Besucher erleben ein 3D Höhenszenario

Im Rahmen des Abschluss-Symposiums der Forschergruppe „Emotion & Verhalten“ besuchten Forscher aus verschiedenen Bereichen der psychologischen Forschung das CAVE System des Lehrstuhls für Psychologie I an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU).

Die nach sechsjähriger DFG-Förderung endende Forschergruppe hat sich in einer Vielzahl von Untersuchungen um die Differenzierung reflektiver und impulsiver psychischer Prozesse und die verstärkte Kooperation von sozialpsychologischer und biopsychologischer Forschung verdient gemacht (Publikationsliste der Forschergruppe).

CAVE Demonstration

Das CAVE System in Aktion

Ein Projekt der Forschergruppe (Furcht in virtueller Realität: Wie beeinflusst die „Präsenz“ die emotionale Reaktion?) behandelte hierbei wichtige Aspekte und Voraussetzungen für bewusstes emotionales Erleben in VR. Im Anschluss an die Vorstellung der komplexen und interessanten Forschungsergebnisse und eine intensive Diskussion mit dem kanadischen VR-Experten Stéphane Bouchard (Cyberpsychology Lab of the University of Quebec in Outaouais) wurde allen Interessierten die Möglichkeit geboten, VR selbst zu erleben. Präsentiert wurde ein von VT+ erstelltes virtuelles Szenario zum Erleben von Höhen-Situationen auf einer Aussichtplattform.

Auf eine ausführliche Besichtigung und das Sammeln ganz individueller Eindrücke in VR durch alle Besucher wurde anschließend lebhaft über Immersion und Präsenz in VR, technische Aspekte des CAVE Systems und dessen Anwendung auf neue Untersuchungsfragen diskutiert.

Statement von Mathias Müller (VTplus GmbH)
Wir freuen uns sehr über die positiven Rückmeldungen zur Wirkung des präsentierten VR-Szenarios. An dieser Stelle möchten wir uns auch bei der Universität Würzburg für die fortwährend gute Zusammenarbeit im Kooperationsprojekt CyberSession, aus welchem die VTplus GmbH als Ausgründung der JMU hervorgegangen ist, bedanken.