Оценка влияния просмотра видеоряда в шлеме виртуальной реальности и на экране телевизора на постуральную устойчивость человека

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной работе представлен анализ изменения постуральной устойчивости при предъявлении человеку видеоряда в шлеме виртуальной реальности и с экрана телевизора. Постуральная устойчивость оценивалась с помощью компьютерного стабилометрического комплекса. Было показано, что как при просмотре видео на экране, так и в шлеме виртуальной реальности по сравнению с контрольными тестами (до просмотра) наблюдались изменения стабилометрических показателей участников исследования. Просмотр видеоряда в шлеме виртуальной реальности оказывал большее влияние на стабилографические параметры в сторону увеличения постуральной неустойчивости. Во время просмотра видео с экрана телевизора и в шлеме виртуальной реальности снижался вклад зрительной информации в поддержание равновесия в сагиттальной плоскости, однако при просмотре с экрана телевизора при этом увеличивался вклад вестибулярной информации для регулирования позы, а при просмотре в очках виртуальной реальности увеличивался вклад соматосенсорной информации и мозжечка, это может говорить о том, что виртуальная реальность требует подключения более осознанных корректирующих механизмов для стабилизации позы.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. М. Бикчентаева

ФГАОУВО Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: ani_07@mail.ru
Россия, Казань

А. А. Шульман

ФГАОУВО Казанский (Приволжский) федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ani_07@mail.ru
Россия, Казань

М. Э. Балтин

ФГАОУВО Казанский (Приволжский) федеральный университет; ФГБОУВО Поволжский государственный университет физической культуры, спорта и туризма

Email: ani_07@mail.ru
Россия, Казань; Казань

С. О. Бикеева

ФГАОУВО Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: ani_07@mail.ru
Россия, Казань

А. Ф. Желтухина

ФГАОУВО Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: ani_07@mail.ru
Россия, Казань

Т. В. Балтина

ФГАОУВО Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: ani_07@mail.ru
Россия, Казань

Список литературы

  1. Kari T., Kosa M. Acceptance and use of virtual reality games: an extension of HMSAM // Virtual Reality. 2023. V. 27. P. 1585.
  2. Chang E., Kim H., Yoo B. Virtual reality sickness: A review of causes and measurements // Int. J. Hum. Comput. Interact. 2020. V. 36. № 17. P. 1658.
  3. Tao G., Garrett B., Taverner T. et al. Immersive virtual reality health games: A narrative review of game design // J. Neuroeng. Rehabil. 2021. V. 18. № 1. P. 31.
  4. Zeng N., Pope Z., Lee J., Gao Z. Virtual reality exercise for anxiety and depression: A preliminary review of current research in an emerging field // J. Clin. Med. 2018. V. 7. № 3. P. 42.
  5. Aygün C., Çakir-Atabek H. Alternative model for physical activity: Active video games lead to high physiological responses // Res. Q. Exerc. Sport. 2022. V. 93. № 3. P. 447.
  6. Sápi M., Domján A., Fehérné Kiss A., Pintér S. Is Kinect training superior to conventional balance training for healthy older adults to improve postural control? // Games Health J. 2018. V. 8. № 1. P. 41.
  7. Bacha J.M.R., Gomes G.C.V., de Freitas T.B. et al. Effects of Kinect adventures games versus conventional physical therapy on postural control in elderly people: A randomized controlled trial // Games Health J. 2017. V. 7. № 1. P. 24.
  8. Doré B., Gaudreault A., Everard G. et al. Acceptability, feasibility, and effectiveness of immersive virtual technologies to promote exercise in older adults: A systematic review and meta-analysis // Sensors (Basel). 2023. V. 23. № 5. P. 2506.
  9. Lyu K., Globa A., Brambilla A., de Dear R. An immersive multisensory virtual reality approach to the study of human-built environment interactions: Technical workflows // MethodsX. 2023. V. 11. P. 102279.
  10. Garrett B., Taverner T., Gromala D. et al. Virtual reality clinical research promises and challenges // JMIR Serious Games. 2018. V. 6. № 4. P. e10839.
  11. Borrego A., Latorre J., Alcañiz M., Llorens R. Embodiment and presence in virtual reality after stroke. A comparative study with healthy subjects // Front. Neurol. 2019. V. 10. P 1061.
  12. Tossavainen T., Juhola M., Pyykkö I. et al. Development of virtual reality stimuli for force platform posturography // Int. J. Med. Inform. 2003. V. 70. № 2–3. P. 277.
  13. Luo H., Wang X., Fan M. et al. The effect of visual stimuli on stability and complexity of postural control // Front. Neurol. 2018. V. 9. P. 48.
  14. Oh H., Lee G. Feasibility of full immersive virtual reality video game on balance and cybersickness of healthy adolescents // Neurosci. Lett. 2021. V. 760. P. 136063.
  15. Chang E., Kim H.T., Yoo B. Virtual reality sickness: A review of causes and measurements // Int. J. Hum. Comput. Interact. 2020. V. 36. № 17. P. 1658.
  16. Pettijohn K.A., Geyer D., Gomez J. et al. Postural instability and simulator seasickness // Aerosp. Med. Hum. Perform. 2018. V. 89. № 7. P. 634.
  17. Bos J.E., Bles W., Groen E.L. A theory on visually induced motion sickness // Displays. 2008. V. 29. P. 47.
  18. Nooij S.A.E., Pretto P., Oberfeld D. et al. Vection is the main contributor to motion sickness induced by visual yaw rotation: Implications for conflict and eye movement theories // PLoS One. 2017. V. 12. № 4. P. e0175305.
  19. Palmisano S., Allison R.S., Schira M.M. Future challenges for vection research: definitions, functional significance, measures, and neural bases // Front. Psychol. 2015. V. 6. P. 193.
  20. Widdowson C., Becerra I., Merrill C. et al. Assessing postural instability and cybersickness through linear and angular displacement // Hum. Factors. 2021. V. 63. № 2. P. 296.
  21. Dennison M.S., Wisti A.Z., D’Zmura M. Use of physiological signals to predict cybersickness // Displays. 2016. V. 44. P. 42.
  22. Усачев В.И., Слива С.С., Беляев В.Е. и др. Новая методология обработки стабилометрической информации и проблемы широкого внедрения ее в практику // Известия ЮФУ. Технические науки. 2006. Т. 11. C. 138.
  23. Доценко В.И., Усачев В.И., Морозова С.В., Скедина М.А. Современные алгоритмы стабилометрической диагностики постуральных нарушений в клинической практике // Медицинский Совет. 2017. Т. 8. C. 116.
  24. Błaszczyk J.W., Beck M. Posturographic standards for optimal control of human standing posture // J. Hum. Kinet. 2023. V. 86. P. 7.
  25. Lin I.S., Lai D.M., Ding J.J. et al. Reweighting of the sensory inputs for postural control in patients with cervical spondylotic myelopathy after surgery // J. Neuroeng. Rehabil. 2019. V. 16. № 1. P. 96.
  26. Дакинова М.В., Бикчентаева Л.М., Саченков О.А. и др. Спектральный анализ стабилографических сигналов методами Фурье и Гильберта–Хуанга / VIII Международная конференция по информационным технологиям и нанотехнологиям (ITNT). Самара, 23-27 мая 2022 г. // IEEE Xplore. doi: 10.1109/ITNT55410.2022. 9848704
  27. Wodarski P. Trend change analysis as a new tool to complement the evaluation of human body balance in the time and frequency domains // J. Hum. Kinet. 2023. V. 87. P. 51.
  28. Андреева И.Г., Гвоздева А.П., Боброва Е.В. Постуральные ответы на движущиеся звуковые образы в зависимости от ведущей сенсорной модальности при ориентации в пространстве // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2019. T. 105. № 2. С. 178.
  29. Кожина Г.В., Левик Ю.С., Попов А.К., Сметанин Б.Н. Поддержание вертикальной позы на твердой податливой опорах при разных размерах объекта, обеспечивающего зрительную обратную связь // Физиология человека. 2022. Т. 48. № 1. C. 5.
  30. Mergner T., Schweigart G., Maurer C., Blumle A. Human postural responses to motion of real and virtual visual environments under different support base conditions // Exp. Brain Res. 2005. V. 167. № 4. P. 535.
  31. Reed-Jones R.J., Vallis L.A., Reed-Jones J.G., Trick L.M. The relationship between postural stability and virtual environment adaptation // Neurosci. Lett. 2008. V. 435. № 3. P. 204.
  32. Nishiike S., Okazaki S., Watanabe H. et al. The effect of visual-vestibulosomatosensory conflict induced by virtual reality on postural stability in humans // J. Med. Invest. 2013. V. 60. № 3–4. P. 236.
  33. Michnik R., Jurkojć J., Wodarski P. et al. The influence of the scenery and the amplitude of visual disturbances in the virtual reality on the maintaining the balance // Arch. Budo. 2014. V. 10. P. 133.
  34. Robert MT., Ballaz L., Lemay M. The effect of viewing a virtual environment through a head-mounted display on balance // Gait Posture. 2016. V. 48. P. 261.
  35. Chiarovano E., de Waele C., MacDougall H.G. et al. Maintaining balance when looking at a virtual reality three-dimensional display of a field of moving dots or at a virtual reality scene // Front. Neurol. 2015. V. 6. P. 164.
  36. Xu W., Liang H.N., Yu. Y. et al. Assessing the effects of a full-body motion-based exergame in virtual reality / Proceedings of the Seventh International Symposium of Chinese CHI. Association for computing machinery, Xiamen, China, June 2019. doi: 10.1145/3332169.3333574
  37. Urabe Y., Kazuki F., Keita H. et al. The application of balance exercise using virtual reality for rehabilitation // Healthcare. 2002. V. 10. № 4. P. 680.
  38. da Silva Marinho A., Terton U., Jones C. Cybersickness and postural stability of first time VR users playing VR videogames // Appl. Ergon. V. 101. P. 103698.
  39. Cieślik B., Szczepańska-Gieracha J., Serweta-Pawlik A., Klajs K. Virtual therapeutic garden: A promising method supporting the treatment of depressive symptoms in late-life: A randomized pilot study // J. Clin. Med. 2021. V. 10. № 9. P. 1942.
  40. Raymakers J.A., Samson M.M., Verhaar H.J. The assessment of body sway and the choice of the stability parameter(s) // Gait Posture. 2005. V. 21. № 1. P. 48.
  41. Piirtola M., Era P. Force platform measurements as predictors of falls among older people – A review // Gerontology. 2006. V. 52. № 1. P. 1.
  42. Quijoux F., Nicolaï A., Chairi I. et al. A review of center of pressure (COP) variables to quantify standing balance in elderly people: Algorithms and open‐access code // Physiol. Rep. 2021. V. 9. P. 22. P. e15067.
  43. Warnica M.J., Weaver T.B., Prentice S.D., Laing A.C. The influence of ankle muscle activation on postural sway during quiet stance // Gait Posture. 2014. V. 39. № 4. P. 1115.
  44. Zhang Y., Kiemel T., Jeka J. The influence of sensory information on two-component coordination during quiet stance // Gait Posture. 2007. V. 26. № 2. P. 263.
  45. Chagdes J.R., Rietdyk S., Haddad J.M. et al. Multiple timescales in postural dynamics associated with vision and a secondary task are revealed by wavelet analysis // Exp. Brain Res. 2009. V. 197. № 3. P. 297.
  46. Hwang S., Agada P., Kiemel T., Jeka J.J. Dynamic reweighting of three modalities for sensor fusion // PLoS One. 2014. V. 31. № 9. P. e88132.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Смещение центра давления (ЦД) во фронтальной плоскости, МО (x), и сагиттальной плоскости, МО (y). Белые столбики – значения параметра до, во время и после просмотра видео в шлеме виртуальной реальности (ВР): серые столбики – значения параметра до, во время и после просмотра видео с экрана телевизора; данные представлены в виде среднего, планки погрешностей — стандартное отклонение. * – р ≤ 0.05, достоверность различий.

Скачать (170KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Площадь статокинезиограммы участников (ELLS) и средняя линейная скорость смещения ЦД (ЛСС) до, во время и после просмотра видеоряда. Заштрихованные столбики – при просмотре видео с экрана телевизора (ТВ); белые столбики – при просмотре видео в шлеме виртуальной реальности (ВР); данные представлены в виде медианы, разброс в группах — в виде интерквартильного размаха, усы — минимальное и максимальные значения, точка внутри бокса — среднее значение, точка за пределами бокса – выброс; * – р ≤ 0.05, достоверность различий.

Скачать (170KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Среднеквадратическое отклонение смещения ЦД во фронтальной (Qx) и сагиттальной (Qy) плоскостях. Остальные обозначения см. рис. 2.

Скачать (170KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Качество функции равновесия (КФР) испытуемых до, во время и после просмотра видеоряда. * – р ≤ 0.05, достоверность различий. Остальные обозначения см. рис. 2.

Скачать (90KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».