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