Virtual-Reality-Erlebnis im Test: Wie Biosensoren das Potenzial von VR aufzeigen [Eine Fallstudie]

Das Eintauchen in die virtuelle Realität ist dank fortschrittlicher Biosensoren wie EEG und GSR realistischer denn je. Eine Studie, in der VR- und 2D-Erlebnisse verglichen wurden, zeigt eine höhere physiologische Erregung und ein stärkeres Engagement bei VR, was deren Potenzial für Spiele, medizinische Schulungen und vieles mehr belegt. Entdecken Sie, wie VR das Eintauchen in die virtuelle Welt verbessert.

In den 1980er Jahren wurde VR (oder Virtual Reality) als das nächste große Ding angekündigt. Nun, da sich die Technologie weiterentwickelt hat und kleiner, schneller und kostengünstiger geworden ist, ist VR tatsächlich das nächste große Ding geworden.

Seit Facebook im Jahr 2014 Oculus (einen VR-Hardwarehersteller) für 2,3 Milliarden Dollar übernommen hat, ist klar, dass sich VR dieses Mal tatsächlich durchsetzen wird. Dank dieser starken Rückendeckung und großer technologischer Fortschritte ist es mittlerweile ein Gerät, an dem jeder teilhaben möchte.

Das Interesse an VR und deren Nutzung nimmt rasant zu, und in gleichem Maße entstehen immer neue Anwendungsbereiche. Ob im Gaming, in der Bildung, in der psychologischen Therapie oder in der medizinischen Ausbildung – die von den Geräten gebotene Immersion ist entscheidend für ihren Erfolg. In jedem neuen Anwendungsbereich zeigt sich, dass ein mobiles und immersives Erlebnis unglaublich wirkungsvoll sein kann.

Eintauchen

Doch wie intensiv ist dieses Erlebnis tatsächlich? Angesichts solch unvorstellbarer Geldsummen und der Vielzahl der Anwendungsbereiche besteht ein großer Bedarf, die Behauptungen der Hersteller und Produzenten, die ein fesselndes VR-Erlebnis versprechen, zu quantifizieren und zu belegen.

Dies ist eine Aufgabe, für die Biosensoren sowohl hinsichtlich der Benutzerfreundlichkeit als auch der Informationsdichte bestens geeignet sind. Nicht-invasive Sensoren können unauffällig physiologische Daten von einem Probanden erfassen, ohne ihn abzulenken oder ihm Unbehagen zu bereiten. Solche Sensoren stellen zudem keine kognitive Belastung für die Probanden dar und tragen so zu einer mühelosen Erfahrung bei.

Doch welche Biosensoren sollten wir verwenden? Für das folgende Experiment haben wir uns für EEG (Elektroenzephalografie, eine Messung der Gehirnaktivität) und GSR (galvanische Hautreaktion, eine Messung der elektrischen Aktivität an der Haut) entschieden. Auf dem Bild oben ist einer unserer Teilnehmer zu sehen, der ein VR-Headset, ein EEG-Headset und ein GSR-Gerät trägt.

Wenn diese beiden Sensoren kombiniert, synchronisiert und in iMotions eingesetzt werden, können wir den Grad der physiologischen Erregung, den eine Person gerade erlebt, zuverlässig messen und nachvollziehen, wie ihr Gehirn darauf reagiert (mehr zu diesen Messwerten weiter unten).

Die Analyse des Gesichtsausdrucks wäre ebenfalls eine Option, ist jedoch natürlich recht schwierig durchzuführen, da die Hälfte des Gesichts durch das VR-Gerät verdeckt ist. Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, wäre der Einsatz von fEMG, das die Muskelaktivität über Elektroden misst.

Start des Tests

Um zu testen, wie jemand auf das VR-Erlebnis reagiert, haben wir unsere freiwilligen Teilnehmer (und mich) auf eine virtuelle Achterbahn gesetzt – sowohl mit einer Bildschirm- als auch mit einer VR-Konfiguration (und zum Glück für mich nicht in der Realität, obwohl das sicherlich Auswirkungen gehabt hätte).

Um das Experiment einzurichten, muss man lediglich iMotions starten, die Videodatei importieren und die Sensoren anlegen – alles in allem ist das so einfach wie der Einstieg in eine Achterbahn, nur ohne das Anstehen (auch wenn natürlich erst einige Tests durchgeführt werden müssen, bevor man loslegen kann).

Methoden und Maßnahmen

Das GSR-Gerät misst die elektrische Aktivität, die an der Hautoberfläche auftritt. Wenn wir daran denken, dass unsere Handflächen schwitzen, wenn wir nervös sind – dann tun sie das auch. Aber das passiert nicht nur, wenn wir nervös sind, sondern auch, wenn wir durch irgendetwas physiologisch erregt werden – wenn etwas intensive Gefühle von Stress oder Glück, Traurigkeit oder Überraschung auslöst, dann steigern auch unsere Schweißdrüsen ihre Aktivität. Wenn die Schweißdrüsen aktiver werden, beeinflusst dies auch das Ausmaß der elektrischen Aktivität an der Hautoberfläche.

Die Intensität von Emotionen lässt sich mit dem Ausmaß der GSR-Aktivität in Verbindung bringen, auch wenn sich daraus nicht ableiten lässt, welche Emotion gerade empfunden wird. Zwar ist stets ein gewisses Maß an Aktivität vorhanden – wir schalten nicht einfach ein oder aus –, doch gibt es bei den Schwankungen der Aktivität Spitzen und Tiefpunkte. Besonders interessant sind die Spitzen, die einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, da sie einfach gezählt werden können und eine Zahl liefern, mit der sich das Ausmaß der GSR-Aktivität quantifizieren lässt (ein Beispiel dafür, wie diese Spitzen aussehen, ist unten dargestellt).

EEG-Geräte messen ebenfalls elektrische Aktivität, allerdings jene, die im Gehirn auftritt. Wann immer wir denken oder etwas tun – und sogar, wenn wir gar nichts tun –, werden im Gehirn elektrische Impulse ausgelöst. Diese elektrische Aktivität ist nicht nur ein Teil des Gehirns – sie ist im Grunde genommen das Gehirn. Das EEG gewährt einen Einblick in diese Vorgänge, indem es die an der Oberfläche auftretenden Spannungsänderungen misst.

Mithilfe ausgeklügelter Analysen und Algorithmen lassen sich diese Spannungsschwankungen in besser nachvollziehbare Daten umwandeln, wie beispielsweise „Motivation/Vermeidung“ sowie „Konzentration/Ablenkung“ – wobei wir uns hier insbesondere mit Letzterem befassen werden.

Anhand dieser kombinierten Messungen können wir anhand der EEG-Aufzeichnungen beurteilen, wie sehr sich der Teilnehmer auf der virtuellen Achterbahn in das Erlebnis vertieft oder abgelenkt fühlt – und die Intensität dieses Gefühls zudem durch die GSR-Aufzeichnungen untermauern.

Ergebnisse

In iMotions können wir die Anzahl der GSR-Spitzenwerte für beide Bedingungen schnell quantifizieren – man muss sie einfach nur addieren, um einen Eindruck davon zu bekommen, wie sich die physiologische Aktivität bei VR-Anwendungen im Vergleich zu herkömmlichen 2D-Anwendungen unterscheidet. Natürlich kann dies bei einer großen Teilnehmerzahl und/oder langen Aufzeichnungszeiten manuell schwierig sein, weshalb Computer in solchen Fällen sehr hilfreich sein können.

Die nachstehende Grafik zeigt die Gesamtdauer der GSR-Spitzen in Millisekunden, wie sie sich während der gesamten Achterbahnfahrt summieren. Daraus geht ein deutlicher und ausgeprägter Unterschied zwischen den beiden verschiedenen Darstellungsmethoden hervor. Es scheint, dass VR zumindest die Intensität der physiologischen Erregung steigert.

Nun zu den EEG-Ergebnissen. Die Engagement-Metrik wird durch den Vergleich der elektrischen Aktivität in den frontalen und zentralen Bereichen mit der des Parietallappens (also dem hinteren und oberen Bereich des Gehirns) ermittelt. Lässt sich im Vergleich zum Parietallappen eine Zunahme in den frontalen und zentralen Bereichen feststellen, so wird ein höheres Engagement des Teilnehmers festgestellt.

Das Bild veranschaulicht grob, wie die Konzentration berechnet wird – wenn die Elektroden an der Stirn- und der mittleren Position im Vergleich zum Scheitelbereich mehr Aktivität registrieren, ist die Person stärker in das, was sie gerade tut, vertieft.

Vergleicht man das Engagement der Teilnehmer in der VR-Welt mit dem in der realen Welt (auch bekannt als „Alltag“ oder „das, was Sie gerade tun“), ergibt sich ein klares Bild: Das Engagement ist in der VR deutlich höher. Die folgende Grafik zeigt den mittleren Engagement-Wert, der aus den oben genannten Faktoren (für jeden Teilnehmer) berechnet wurde. Zweifellos ein Erfolg für die virtuelle Welt.

Das bedeutet natürlich nicht zwangsläufig, dass VR besser ist, aber es ist sicherlich wahrscheinlicher, dass man damit das Interesse und die Begeisterung der Nutzer aufrechterhalten kann, als wenn man sich ein Video auf herkömmliche Weise ansieht (zumindest wenn es sich bei diesem Video um eine Achterbahnfahrt handelt). Das spricht für VR-Anwendungen, die auf das immersive Erlebnis setzen, um das Engagement zu steigern – medizinische Schulungen könnten beispielsweise eine bessere Lernerfahrung bieten, wenn sie mittels VR durchgeführt werden, anstatt über einen gewöhnlichen Online-Kurs. Ob VR jedoch bessere Ergebnisse erzielen könnte als das reale Leben, ist eine andere Frage, die ein anderes Mal zu klären ist.

Die Messdaten selbst könnten auch parallel zum VR-Headset genutzt werden, um dem Nutzer ein besseres Erlebnis zu bieten (ähnlich wie wir es bei der Integration von Eye-Tracking-Geräten in VR-Headsets beobachten). Die Kombination verschiedener Messgrößen liefert stets umfassendere Daten, was dazu beitragen könnte, das VR-Erlebnis noch individueller zu gestalten.

Dies war unsere Untersuchung zur Immersivität von VR-Headsets unter Verwendung von GSR- und EEG-Messungen. Neue Technologien sind vielversprechend, und iMotions bietet die Plattform, um zu erforschen, wie sie sich auf uns auswirken. Wenn Sie mehr über eine der hier verwendeten Messgrößen – das EEG – erfahren möchten, werfen Sie einen Blick in unseren Leitfaden, um mehr über die verfügbaren Messgrößen zu erfahren und darüber, wie Sie mithilfe des EEGs besser verstehen können, wie wir denken.

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Aufbauend auf diesem Potenzial ermöglicht die iMotions-Plattform Forschern, die praktischen Auswirkungen von VR aufzudecken. Um diese Erkenntnisse anhand praktischer Anwendungen in Aktion zu erleben, werfen Sie einen Blick in unseren Leitfaden „VR-Forschung in der Praxis“ und in Fallstudien aus der Praxis, in denen Biosensoren zum Einsatz kommen.