Das Aufkommen jeder neuen Technologie wirft zwangsläufig viele Fragen auf, doch die wichtigste davon lautet: Wie ist das eigentlich? Die menschliche Neugier treibt das Interesse an neuen Erfahrungen an. Wir befinden uns nun im Zeitalter der virtuellen Realität (VR) – am alleranfang dessen, was das nächste große Medienformat werden könnte. Und für viele bleibt die Frage: Wie ist das eigentlich?

Jetzt ist auch der ideale Zeitpunkt, um diese Erfahrung zu verstehen – die Biosensortechnologie war noch nie so leicht zugänglich und ist bestens geeignet, Einblicke in diese Erfahrung zu vermitteln.

Diese Erfahrung – die einer vollständig virtuellen Welt – festzuhalten, ist besonders wichtig, da sie auch Fragen darüber aufwirft, inwieweit sich unsere subjektive Wahrnehmung verändern lässt. Wenn wir die virtuelle Welt genauso erleben können wie die reale Welt, was sagt das dann über die Grenzen unserer Sinneswahrnehmung aus? Und was bedeutet das für die Zukunft der VR?

Inhalt:

Die Zukunft der Virtual-Reality-Prüfung

Zwar gab es bereits zahlreiche Berichte und Diskussionen rund um VR, doch die experimentellen Tests und die Klärung dieser Fragen haben gerade erst begonnen.

Glücklicherweise sind Biosensoren dieser Herausforderung gewachsen. Eine Erfahrung lässt sich oft nur schwer (und manchmal gar nicht) in Worte fassen, während Biosensoren diese Erfahrungen in Daten umwandeln und ein umfassenderes Bild davon vermitteln können, was wirklich vor sich geht. Diese Messungen umfassen eine Reihe von Körpersignalen, die Informationen über Aufmerksamkeit, Emotionen, kognitive Prozesse und Verhalten liefern.

Im Folgenden stellen wir drei Beispiele dafür vor – eine Studie, die wir intern durchgeführt haben, sowie zwei Studien, die von Kunden durchgeführt wurden (vielleicht erinnern Sie sich auch an unsere frühere Fallstudie zum Thema Immersionsgefühl in der VR). Jede davon vermittelt uns einen einzigartigen Einblick in das VR-Erlebnis und bringt uns der Antwort auf die entscheidende Frage einen Schritt näher: Wie fühlt es sich an?

Die Wissenschaft der Angst

Der Einsatz von VR bei Horrorspielen bietet ein völlig neues und furchteinflößendes Erlebnis. Da die Welt vollkommen immersiv und allumfassend ist, gibt es kaum eine Möglichkeit, wegzuschauen oder durch die Finger zu spähen, wie man es bei einem Horrorfilm im herkömmlichen Format tun würde (abgesehen natürlich davon, das VR-Headset abzunehmen).

Dies wurde von Entwicklern von VR-Spielen aufgegriffen, die darauf hoffen, begeisterten Spielern ein völlig neues Maß an Angst zu bieten. Eines dieser Spiele ist „The Bellows“, das für das HTC Vive erhältlich ist.

Methodik – VR-Forschungsdesign zur Untersuchung von Angst

Wir wollten untersuchen, wie sich EDA (elektrodermale Aktivität, auch bekannt als GSR) und fEMG nutzen lassen, um das Ausmaß der Angst vorherzusagen, die die Teilnehmer während des Spiels empfanden. Das Spiel „The Bellows“ eignet sich hervorragend für diese Aufgabe, da es mehrere „Jump-Scare“-Momente enthält, die zeitlich mit den Messwerten der Biosensoren abgeglichen werden können, um zu ermitteln, welche physiologischen Reaktionen sie auslösen.

Die EDA diente als Maß für die emotionale Erregung, während die fEMG am Corrugator-Muskel im Gesicht sowie an den Trapezmuskeln im Schulter- und Rückenbereich aufgezeichnet wurde. Der Corrugator-Muskel wird beim Stirnrunzeln aktiviert und wird im Allgemeinen mit negativen Emotionen in Verbindung gebracht, während der Trapezmuskel bekanntermaßen bei Stress- und Schreckreaktionen aktiviert wird.

Nachdem die Sensoren angeschlossen und die Ausgangswerte gemessen worden waren, wurden die Teilnehmer angeschnallt und mit der Aufgabe betraut. Wir untersuchten die Reaktionen auf vier Schreckmomente, und zwar:

ein lautes Klopfen
ein unheimlicher Mann taucht auf
eine Ratte, die über den Weg läuft
schwebende Möbel

Während sie die Aufgabe bewältigten, erlebten sie die vier zuvor erwähnten Schreckmomente, und die Aktivität jedes einzelnen Biosensors wurde aufgezeichnet.

Das Verständnis dieser physiologischen Reaktionen liefert wichtige Erkenntnisse über emotionale Zustände. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie diese Methoden auf emotionale Reaktionen in virtuellen Umgebungen angewendet werden können, lesen Sie unsere ausführliche Analyse zur Messung von Angst und vorausschauendem Verhalten mithilfe von Biosensoren in der VR.

Die Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigten, dass die Aktivität des Musculus corrugator supercilii (bzw. die Tiefe der Stirnfalten) von den einzelnen Schreckmomenten weitgehend unbeeinflusst blieb. Der Musculus trapezius hingegen war ein viel aussagekräftigerer Indikator für das Ausmaß der Angst und wurde bei der Präsentation eines Angst auslösenden Reizes stark aktiviert.

Der Trapezmuskel wurde insbesondere durch das laute Klopfen und die schwebenden Möbelstücke (die zweifellos für Schreckmomente sorgten) aktiviert. Es zeigte sich außerdem, dass bei allen Teilnehmern EDA-Spitzen auftraten, wenn die Ratte ihren Weg kreuzte, sowie bei den schwebenden Möbelstücken. Es scheint, dass gruselige Einrichtungsgegenstände am furchterregendsten sind.

Eine weitere interessante Erkenntnis war, dass eine relativ geringere Aktivierung des Trapezmuskels mit einer intensiveren Spielaktivität einherging, was einen physiologischen Zusammenhang zwischen dem Ausmaß der Angst (oder des Stresses) und dem Erkundungsverhalten aufzeigt. Menschen mit einem entspannten Rücken scheinen eher bereit und willens zu sein, die Welt zu erkunden – selbst wenn diese voller schwebender Stühle und Tische ist.

Diese Kennzahlen können daher Aufschluss über das Ausmaß der Angst geben, die jemand empfindet. Dies ist nicht nur für das Testen des Gameplays nützlich, sondern könnte potenziell auch als Feedback in das VR-Erlebnis integriert werden, um das Spiel zu steuern.

Lernen in der virtuellen Realität

Forscher der Northeastern University (Boston, USA) und der Universität Niš (Serbien) untersuchten, wie Lernen und Gedächtnis durch die Umgebung, in der das Lernen stattfindet, beeinflusst werden können.

Sie nutzten ein eigens für diesen Zweck eingerichtetes Labor, das mit einer weitgehend normalen Lernumgebung (physische Umgebung; PE) sowie einer Lernumgebung für Stabilität und Gleichgewicht (STABLE) ausgestattet war – wobei es sich bei Letzterer um eine virtuelle Umgebung handelt, die mehrere große Rundum-Bildschirme sowie eine Kraftmessplatte und Motion-Capture-Kameras zur Bewegungserfassung umfasst.

Methodik – VR und Lernen

Die Probanden hatten die Aufgabe, ihre Körperhaltung so schnell wie möglich auf verschiedene, vorab festgelegte Arten zu verändern, um den Versuch erfolgreich abzuschließen. Die Probanden absolvierten mehrere Versuche, wobei jeder Versuch unterschiedliche Bewegungen erforderte. Außerdem wurde ihre Hautleitfähigkeit (EDA) mithilfe eines Shimmer-Sensors gemessen, und iMotions zeichnete diese Daten in jeder Umgebung auf.

Nach einer Pause von mindestens einem Tag wurden die Teilnehmer erneut getestet – entweder in derselben Umgebung wie zuvor oder an einem anderen Ort. Anschließend untersuchten die Forscher, wie gut die Beibehaltung (wie gut die Erinnerung erhalten bleibt) und die Übertragung (wie gut die Erinnerung in einer neuen Umgebung genutzt werden kann) funktionierten.

Die Ergebnisse

Die Forscher stießen auf mehrere besonders interessante Ergebnisse, die sich darauf auswirken könnten, wie wir VR im Bildungsbereich einsetzen. Erstens zeigten die Teilnehmer, die die Aufgabe in der virtuellen Umgebung erlernt hatten, eine bessere Gedächtnisleistung – sie konnten sich bei einem erneuten Test gut an die Körperhaltungen erinnern. Außerdem zeigte sich, dass sie in der VR-Situation motivierter waren.

Was jedoch die Gedächtnisübertragung betrifft, so konnten sich die Teilnehmer, die die Aufgabe zuerst in der normalen, realen Umgebung absolviert hatten, besser an die Körperhaltungsbewegungen in einer anderen Umgebung (in diesem Fall in der virtuellen Umgebung) erinnern. Hinsichtlich des Engagements wurden zwischen den beiden Gruppen keine Unterschiede festgestellt.

Die EDA-Aktivität unterschied sich zwischen den beiden Gruppen nicht signifikant, was zeigt, dass der Grad der physiologischen Erregung unter den beiden Bedingungen gleich war. Dies liefert eine erste Antwort auf die zentrale Frage dieser Studie und der VR: Wie fühlt es sich an? Nun, es ist genau wie im echten Leben.

Was bedeutet das für VR und Bildung? Eine Möglichkeit, diese Ergebnisse zu interpretieren, besteht darin, dass der Unterricht am besten in der realen Welt stattfindet, um übertragbares Wissen zu vermitteln. Es könnte sich daher lohnen, diese Lernerfahrung in die VR zu verlagern, um die Motivation zu steigern und das Behalten des Gelernten zu verbessern.

Die Klassenzimmer der Zukunft werden vielleicht nicht vollständig virtuell sein, aber wenn die Forschung weiterhin auf das Potenzial von VR für den Lernprozess hinweist, könnte diese Technologie durchaus zu einem festen Bestandteil davon werden.

Weiterlesen: Erste Schritte mit Virtual Reality in der Forschung

Schulungen in virtueller Realität

Forscher der Universität Aarhus in Dänemark haben kürzlich mithilfe von EDA und EKG die Feinheiten des Trainings motorischer Fähigkeiten in der virtuellen Realität untersucht. Die Aufgabe bestand aus einem „Buzz-Wire“-Spiel, bei dem der Teilnehmer einen Metallring hält und damit einem Draht folgt – berührt der Ring den Draht, wird ein Signal ausgelöst, und die Aufgabe muss von vorne begonnen werden. Dies kann eine heikle Aufgabe sein und ist ein idealer Test für komplexe motorische Fähigkeiten.

Die Teilnehmer waren sowohl an EDA- als auch an EKG-Geräte angeschlossen und mussten diese Aufgabe entweder in der realen Welt oder in der virtuellen Realität (VR) ausführen. Obwohl es sich lediglich um eine Pilotstudie handelte, zeigten die vorläufigen Ergebnisse, dass die Herzfrequenz im Verlauf der Versuche abnahm, während die EDA zunahm – was darauf hindeutet, dass die Aktivität des autonomen Nervensystems unterschiedliche physiologische Reaktionen hervorrief, möglicherweise aufgrund der schnell einsetzenden Herzfrequenzreaktion und der langsameren EDA-Reaktion.

Diese Proof-of-Concept-Studie hat gezeigt, dass die Methodik fundiert und praktikabel ist – sodass künftige groß angelegte Forschungsarbeiten fortgesetzt und die Feinheiten der Daten weiter untersucht werden können. Vor allem aber hat sich gezeigt, dass VR ein zugängliches Medium ist, mit dem sich die Feinheiten des menschlichen Verhaltens erforschen lassen – selbst bei einer so sensiblen Aufgabe wie dem Training motorischer Fähigkeiten.

Lesen Sie auch: VR: Training und Leistung [Teil 1]

Fazit

VR ist nach wie vor eine aufstrebende Technologie, und es gibt viele verschiedene Formate und Erlebnisse, die es zu entdecken und auszuprobieren gilt. Mit jeder neuen Studie können wir jedoch besser verstehen, inwiefern sich virtuelle Erlebnisse von unseren alltäglichen Erfahrungen unterscheiden.

Auch wenn wir anhand dieser drei Studienbeispiele die Frage, wie sich VR anfühlt, nicht endgültig beantworten können, wissen wir zumindest, dass Biosensoren die Daten liefern können, die den Weg in die Zukunft weisen. Da sich iMotions in jedes VR-Headset integrieren lässt (sogar über Smartphones), können wir eine Plattform bereitstellen, die weitere Entdeckungen vorantreiben kann.

Ich hoffe, die beiden Studien zum Thema VR haben Sie für Ihre eigene Forschung inspiriert. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Biosensoren und iMotions Ihre Arbeit mit VR voranbringen können, melden Sie sich gerne bei uns!