aoi学院

Aisaka's Blog, School of Aoi, Aisaka University

脑机接口与混合智能-新闻-结合虚拟现实和脑机接口来探测情绪

你知道高兴、愤怒的情绪这些情绪从哪里来的吗?人为什么会生气、害怕?人们常常说,黑暗使我恐惧,美食美景让我快乐,这背后的原理又是什么?

简单来说,情绪是对外部刺激的一种应激反馈,而情绪的产生,则是大脑处理外部信息得出的结果。而大脑是生命中最大的谜团之一,多年来为了解大脑的运作规律和处理复杂情绪的过程,神经科学家们进行了各种各样的实验。常用的一种方式,就是用EEG等大脑监控设备,来观察人暴露在不同的场景中,脑电波会产生什么样的变化。

传统的脑研究实验,会为被试展示各种各样的二维视频或者图片,希望勾起他们记忆中在特定场景所产生的情绪。而近期,德国马克斯普朗克研究所(马普所)的一个团队[1]发现,相对二维的视频照片。沉浸式的VR模拟效果更好,他们使用 VR 和 EEG 来研究人脑处理情绪的原理,并测试并证实了情绪觉醒与顶枕 α 功率之间的关联。

该研究为了探测情感唤醒与自然刺激下的顶枕 α 功率之间的关联,科研人员招募 37 名被试,让他们在 VR 中体验沉浸式过山车场景。

通过 EEG 脑机接口,研究人员记录被试的在体验 VR 场景的脑电波变化,并与他们的兴奋等情绪反馈进行匹配。

根据脑电数据,该研究验证了 α 力量调节所反映的神经机制——特别是在顶枕区域——也包含了关于一个人经历沉浸式和情绪激发体验的主观情绪状态信息。验证了一个人的情绪激动的程度与 α 振荡有关,其中 α 振荡是指振荡强度越低,人脑的兴奋程度就越高。

人类的情绪通常是从真实的回忆、互动中产生的,因此要了解大脑的日常运作方式,则需要在尽可能真实的场景中观察脑活动。

传统的方法通过二维的视频或者图片刺激情绪的效果并不理想,在实验室条件下难以复制真实、发自内心的人类情感,因此取得的进展有限。相比之下,VR 体验可以唤起更多自然情感,将 VR 用于神经科学研究的优势是,它可以营造自然的环境,同时具有实验室般的可控性。利用 VR 技术科研人员可以通过逼真的场景刺激被试的真实情感,在实验中更能采集到准确的数据。

现有 VR 技术存在的一大限制,就是可能长时间使用可能会引起使用者眩晕、恶心,在该研究中也有一人出现不良反应而暂停实验,因此,将VR用于科学实验的安全性值得关注,除了舒适性问题外,VR 在实验场景的应用依然存在一些局限,如该研究中 VR 过山车的高度等参数难以精确设定,未来需要支持更多定制的实验系统。

尽管如此,在该实验展现了 VR 技术与 BCI 结合的潜力,成功从EEG信号中解码出不同程度的主观体验的情绪。


参考资料

为什么说VR暴露实验比传统方案更有效?

[1]S. M. Hofmann, F. Klotzsche, A. Mariola, V. Nikulin, A. Villringer, and M. Gaebler, “Decoding subjective emotional arousal from EEG during an immersive virtual reality experience,” eLife, vol. 10, p. e64812, Oct. 2021, doi: 10.7554/eLife.64812.


原文链接

https://www.scholat.com/teamwork/showPostMessage.html?id=11790