Der Beitrag beschreibt experimentelle Studien mit VTplus VR-Szenarien zur Erforschung von Höhenangst, Gleichgewicht und Emotionsregulation in virtuellen Umgebungen.
Untersuchung des Angsterlebens in virtuellen Höhensituationen (JMU-Würzburg, 2013)
Virtuelle Realität bietet in der Angst- und Therapieforschung die Möglichkeit, angstauslösende Situationen unter kontrollierten, wiederholbaren und sicher gestaltbaren Bedingungen zu untersuchen. Dies ist insbesondere bei Höhenangst von Bedeutung, da reale Höhensituationen therapeutisch und experimentell oft nur mit erheblichem organisatorischem Aufwand, eingeschränkter Kontrolle oder erhöhten Sicherheitsanforderungen eingesetzt werden können.
Im Rahmen aktueller Entwicklungsarbeiten hat VTplus virtuelle Höhensituationen entwickelt, mit denen das Erleben von Höhe, Tiefe, Abstand, Bewegung und Annäherung in einer realitätsnahen, aber experimentell kontrollierbaren Umgebung untersucht werden kann. Die virtuellen Szenarien sollen ermöglichen, subjektive Angst, Präsenz, Vermeidungsverhalten und Bewegungsverhalten systematisch zu erfassen und mit technischen Eigenschaften der Simulation in Beziehung zu setzen.
Die geplanten Untersuchungsschwerpunkte sind, wie immersive virtuelle Umgebungen gestaltet sein müssen, damit sie höhenbezogene Reaktionen wie Angst zuverlässig auslösen und zugleich für Forschung und therapeutische Anwendungen gut steuerbar bleiben. Dazu werden unterschiedliche VR-Darstellungsformen eingesetzt, unter anderem eine mehrseitige CAVE-Projektion der Universität Würzburg sowie Head-Mounted-Displays. Ergänzend werden technische Faktoren wie stereoskopische Darstellung, Bewegungserfassung, Navigation, räumliche Orientierung und zusätzliche Sinnesreize berücksichtigt.
Für die Untersuchungen wurden unter anderem ein virtueller Aussichtspunkt sowie ein virtuelles Hochhaus mit Außenaufzug entwickelt. Die Szenarien bilden typische Merkmale realer Höhensituationen ab: Aufstieg, freie Sicht in die Tiefe, Plattformen, Geländer, offene Konstruktionen und die Möglichkeit, sich der Höhe schrittweise anzunähern. Dadurch können Höhensituationen in definierter Form wiederholt, variiert und mit unterschiedlichen technischen Systemen präsentiert werden.
Die nachfolgenden Bilder und Videos zeigen Beispiele der damaligen virtuellen Höhensimulationen sowie die technische Umsetzung in CAVE- und Head-Mounted-Display-Systemen.
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- Aussichtspunkt-Konstruktion.
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- Hochhaus mit Außenaufzug.
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- Blick vom Aussichtspunkt in der CAVE der Universität Würzburg.
Video zur virtuellen Aussichtspunkt-Konstruktion:
Die Videoseite zeigt den Aufbau und die Begehung einer virtuellen Höhensituation in der VR-Simulation.
Video zum virtuellen Hochhaus mit Außenaufzug:
Die Videoseite zeigt einen Prototyp einer VR-Höhensimulation mit Außenaufzug aus dem Entwicklungsstand 2013-05.
Technische Umsetzung mit CAVE:
- Visuelle Darstellung mit 12 Kanal Projektion (5-seitige CAVE mit stereoskopischer Darstellung)
- Bewegungs- Orientierungsinformationen von Kopf und Navigationsdevice mittels PhaseSpace Kameratracking
- Rendering der 3D Umgebung mit Valve Source SDK und Modifikation VrSessionMod 0.5
- Interaktion: Laufen mit Joystick und durch eigene Bewegung
- Simulationssoftware CyberSession CS-Research MP 5.6
Technische Umsetzung mit Head-Mounted-Display:
- Visuelle Darstellung mit Trivisio VRvision oder eMagin Z800
- Bewegungs- Orientierungsinformationen des Kopfes Polhemus Fastrak oder Patriot
- Rendering der 3D Umgebung mit Valve Source SDK und Modifikation VrSessionMod 0.5
- Interaktion: Laufen mit Joystick
- Simulationssoftware CyberSession CS-Research MP 5.6
Die hier gezeigten VR-Höhensimulationen knüpfen an frühere experimentelle Arbeiten am Lehrstuhl für Psychologie der Universität Würzburg an. Ältere Studien untersuchten unter anderem Höhenangst, Gleichgewicht, visuelle Wahrnehmung und Emotionsregulation in virtuellen Höhensituationen mit Head-Mounted-Displays und CyberSession. Weitere Informationen dazu finden Sie im Beitrag Studien zu Höhenangst mit VR-Simulationen am Lehrstuhl für Psychologie der Universität Würzburg.
Nachtrag: Veröffentlichte Studien zu VR-Höhensimulationen
Die gezeigten Entwicklungsarbeiten wurden in den folgenden Jahren in wissenschaftlichen Studien aufgegriffen und publiziert. Dabei wurden virtuelle Höhensituationen sowohl für die Untersuchung von Angstreaktionen in immersiver CAVE-VR als auch für die Weiterentwicklung virtueller Expositionstherapie bei Höhenangst eingesetzt.
Herrmann, M. J., Katzorke, A., Busch, Y., Gromer, D., Polak, T., Pauli, P. & Deckert, J. (2017). Medial prefrontal cortex stimulation accelerates therapy response of exposure therapy in acrophobia. Brain Stimulation, 10(2), 291–297. doi: 10.1016/j.brs.2016.11.007
In dieser Studie wurde untersucht, ob eine Stimulation des medialen präfrontalen Cortex mittels repetitiver transkranieller Magnetstimulation die Wirkung einer virtuellen Expositionstherapie bei Höhenangst verbessern kann. Teilnehmende mit Höhenangst absolvierten Expositionssitzungen in virtueller Realität; ein Teil erhielt zuvor eine aktive Stimulation, ein anderer Teil eine Scheinstimulation. Die Ergebnisse zeigten, dass alle Teilnehmenden von der VR-Exposition profitierten und dass die zusätzliche Stimulation mit einer schnelleren Reduktion von Angst- und Vermeidungsbewertungen verbunden war.
Gromer, D., Madeira, O., Gast, P., Nehfischer, M., Jost, M., Müller, M., Mühlberger, A. & Pauli, P. (2018). Height Simulation in a Virtual Reality CAVE System: Validity of Fear Responses and Effects of an Immersion Manipulation. Frontiers in Human Neuroscience, 12, 372. doi: 10.3389/fnhum.2018.00372
Diese Studie untersuchte, ob eine virtuelle Höhensimulation in einer fünfseitigen CAVE valide höhenbezogene Angstreaktionen auslösen kann. Erfasst wurden unter anderem subjektive Angst, Vermeidungsverhalten, Präsenz und der Einfluss zusätzlicher Immersionsreize wie Wind. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass die CAVE-Höhensimulation geeignet ist, höhenbezogene Angst- und Vermeidungsreaktionen auszulösen, und dass zusätzliche Immersionsreize Angstreaktionen insbesondere bei Personen mit stärkerer Höhenangst erhöhen können.
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