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虚拟现实(VR)运动游戏是一种新的干预策略,帮助人们参与体育活动来改善情绪。VR健身游戏可以通过作用于前额皮质来改善情绪和执行功能,扩大潜在的好处。然而,VR运动游戏对执行功能的影响尚未得到充分的研究,相关的干预策略也尚未建立。gydF4y2Ba
这项研究旨在调查10分钟的VR健身游戏对情绪和执行功能的影响。gydF4y2Ba
共有12名参与者在3种条件下玩exergame“FitXR”:(1)VR exergame条件(即使用头戴显示器进行锻炼[VR- ex]),他们使用头戴显示器进行锻炼,(2)在平板显示器(2D-EX)前进行exergame,以及(3)他们坐在椅子上休息的条件。彩色单词Stroop任务(CWST),用于评估执行功能;心境概况第二版(POMS2)的简写形式;以及评估情绪的二维情绪量表(TDMS)的简写形式,分别在运动或休息条件前后进行测试。gydF4y2Ba
VR-EX条件提高了POMS2活力活动评分(休息和VR-EX: tgydF4y2Ba11gydF4y2Ba= 3.69,gydF4y2Ba
我们的研究结果表明,10分钟的VR健身游戏可以改善情绪,但不会影响执行功能。这表明,一些VR内容可能会增加认知需求,导致心理疲劳和认知能力下降,因为个人接近可用注意力的极限。未来的研究必须考察锻炼和虚拟现实的结合,以增强大脑功能和情绪。gydF4y2Ba
以前的许多研究都支持体育活动对改善身心健康的益处。体育活动已被证明可以降低患心血管疾病和2型糖尿病等非传染性疾病的风险[gydF4y2Ba
最近,使用虚拟现实(VR)的健身游戏已成为一种促进身体活动的新方法。gydF4y2Ba
为了研究虚拟现实下急性运动对情绪和执行功能的影响,需要一个具有高重复性的实验模型来评估情绪和执行功能。在这项研究中,我们使用颜色单词Stroop任务(CWST)来评估执行功能,使用二维情绪量表(TDMS)来评估情绪状态(唤醒、愉悦、活力和稳定性)。以前的研究使用这些方法来检查运动的效果,并发现10分钟的低强度或中等强度的运动可以增强情绪状态,如兴奋和愉悦,以及执行功能。gydF4y2Ba
以前的研究表明,10分钟的运动可以增强执行功能。gydF4y2Ba
在开始主要实验过程之前,每个参与者都得到了口头指导,指导他们完成同意过程,练习了3次CWST,并参与了VR运动游戏。参与者被指示玩游戏内的教程,以了解如何玩游戏。一旦教程完成,参与者就会玩一次这个实验中使用的10分钟的程序,以熟悉锻炼游戏。gydF4y2Ba
第一次访问几天后,参与者参加了三种实验条件中的一种——休息、在显示器前锻炼(2D-EX)或使用HMD锻炼(VR-EX)。所有参与者都完成了所有3个条件,每个条件在单独的一天完成,顺序在参与者之间平衡(gydF4y2Ba
(A) 2D-EX条件和(B) VR-EX (HMD)条件。参与者进行运动游戏,比如击打目标或避开显示器或HMD上的障碍物。(C)中环湾仔绕道。中性和不一致的CWST试验的单个试验的例子,以日语呈现(英语翻译在括号内)。(D)在运动或休息10分钟前后测量心理问卷、sEBR和CWST。2D-EX:锻炼前显示状态;CWST:色字Stroop任务;HMD:头戴式显示器;POMS:情绪状态概况;sEBR:自发眨眼频率; TDMS: Two-Dimensional Mood Scale; VR-EX: exercise with a head-mounted display condition.
从2021年6月到7月,总共招募了13名右撇子日语年轻人(7男6女)。样本量的确定是假设运动的效果与我们以前的研究相似[gydF4y2Ba
FitXR运动游戏(由FITAR LIMITED开发)使用市售HMD (Oculus Quest 2;Meta平台公司)。选择FitXR的原因是,即使之前没有接触过VR的用户也很容易玩,即使在游戏过程中出现游戏错误,也可以不间断地继续玩10分钟。FitXR使用运动跟踪技术,将手持控制器模拟成拳击手套,用户击打目标,必须主动蹲下并躲避障碍物。该游戏通过击打目标的触觉、演奏音乐的听觉和表演反馈,让参与者沉浸其中。在VR-EX条件下,参与者使用HMD和手持控制器(gydF4y2Ba
对于没有VR暴露的相同锻炼条件(即2D-EX条件),参与者一边锻炼,一边观看在平板屏幕(27英寸)上显示的运动游戏节目电影。, 1920 × 1080像素,60 Hz),距离它们1.5米(gydF4y2Ba
从网页建设平台创建的CWST (Lab.js v19.1.0) [gydF4y2Ba
CWST包括3个试验:16个中性,16个一致,16个不一致。每个任务都使用与我们之前的研究相同的方法[gydF4y2Ba
心率传感器测量心率(H10;Polar Electro)和一台HR监控器(Vantage V2;极电)。自发眨眼频率(sEBR)是一种非侵入性脑多巴胺能系统指标[gydF4y2Ba
参与者感觉用力程度评分[gydF4y2Ba
POMS2包含35个项目,评估7种情绪状态(愤怒-敌意、困惑-困惑、抑郁-排斥、疲劳-惯性、紧张-焦虑、活力-活跃和友好)。这项研究使用了与活力-活动和疲劳-惯性相关的10个项目的子集来验证运动游戏是增强情绪还是导致疲劳。gydF4y2Ba
TDMS [gydF4y2Ba
所有分析均采用R软件(4.1.2;R基础统计计算)和EZR在R指挥官包[gydF4y2Ba
本研究根据《赫尔辛基宣言》进行,并得到日本新潟卫生福利大学伦理委员会的批准(批准号18631-210601)。参与者被告知他们的数据将被保密,并提供了参与研究的书面知情同意书。gydF4y2Ba
所有参与者都完美地完成了实验;没有参与者报告VR-EX后的晕车、头晕和头痛等与vr相关的不良反应。gydF4y2Ba
生理参数。gydF4y2Ba
条件和变量gydF4y2Ba | 运动前,平均值(SD)gydF4y2Ba | 运动时,平均值(SD)gydF4y2Ba | 运动后,平均值(SD)gydF4y2Ba | |
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人力资源gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba(bpm)gydF4y2Ba | 74.7 (13.7)gydF4y2Ba | 70.3 (13.1)gydF4y2Ba | N/AgydF4y2BabgydF4y2Ba |
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RPEgydF4y2BacgydF4y2Ba(点)gydF4y2Ba | 6.0 (0.0)gydF4y2Ba | N/AgydF4y2Ba | 6.1 (0.3)gydF4y2Ba |
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sEBRgydF4y2BadgydF4y2Ba(每分钟)gydF4y2Ba | 29.9 (20.1)gydF4y2Ba | N/AgydF4y2Ba | 36.0 (18.5)gydF4y2Ba |
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人力资源管理(bpm)gydF4y2Ba | 82.4 (8.8)gydF4y2Ba | 108.2 (15.0)gydF4y2BafgydF4y2Ba | N/AgydF4y2Ba |
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RPE(点)gydF4y2Ba | 6.0 (0.0)gydF4y2Ba | N/AgydF4y2Ba | 10.1 (2.3)gydF4y2BafgydF4y2Ba |
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sEBR(每分钟)gydF4y2Ba | 30.7 (18.7)gydF4y2Ba | N/AgydF4y2Ba | 41.2 (21.6)gydF4y2Ba |
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人力资源管理(bpm)gydF4y2Ba | 81.0 (10.0)gydF4y2Ba | 117.5 (18.7)gydF4y2BafgydF4y2Ba | N/AgydF4y2Ba |
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RPE(点)gydF4y2Ba | 6.0 (0.0)gydF4y2Ba | N/AgydF4y2Ba | 11.7 (2.8)gydF4y2Baf、hgydF4y2Ba |
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sEBR(每分钟)gydF4y2Ba | 34.0 (21.5)gydF4y2Ba | N/AgydF4y2Ba | 38.1 (29.2)gydF4y2Ba |
一个gydF4y2BaHR:心率。gydF4y2Ba
bgydF4y2BaN/A:不适用。gydF4y2Ba
cgydF4y2BaRPE:感觉用力的等级。gydF4y2Ba
dgydF4y2BasEBR:自发眨眼频率。gydF4y2Ba
egydF4y2Ba2D-EX:在显示条件前锻炼。gydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
ggydF4y2BaVR-EX:头戴显示器条件下的锻炼。gydF4y2Ba
hgydF4y2Ba
POMS2的活力-活动和疲劳-惯性结果显示在gydF4y2Ba
TDMS数据在gydF4y2Ba
(A)各条件下POMS2的活力-活动和(B)疲劳-惯性。盒子的顶部和底部分别是第三和第一四分位数。胡须的上端和下端分别表示上四分位数1.5 IQRs内的最高数据点和下四分位数1.5 IQRs内的最低数据点。方框内的带表示中位数。红圈是平均值。*gydF4y2Ba
(A)唤醒,(B)愉悦,(C)活力,(D)在每种条件下TDMS的稳定性。盒子的顶部和底部分别是第三和第一四分位数。胡须的上端和下端分别表示上四分位数1.5 IQRs内的最高数据点和下四分位数1.5 IQRs内的最低数据点。方框内的带表示中位数。红圈是平均值。*gydF4y2Ba
首先,为了检验在所有条件下是否可以重现一般的CWST趋势,RT和正确率使用Greenhouse-Geisser校正纳入重复测量方差分析,试验(中性/不一致)、条件(休息/2D-EX/VR-EX)和时间(前/后)作为参与者内因素。结果显示,试验对RT有显著的主效应(gydF4y2Ba
接下来,为了检验RT相互作用,我们计算了应激后和应激之间Stroop干扰程度的差异(不一致-中性应激,不一致-中性应激)。然后,以条件(休息/2D-EX/VR-EX)和时间(之前/之后)作为参与者因素,使用Greenhouse-Geisser修正计算休息、2D-EX和VR-EX条件之间Stroop干扰程度的差异。结果显示主效应不显著(条件:gydF4y2Ba
RTgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba结果及CWSTgydF4y2BabgydF4y2Ba正确的速度。gydF4y2Ba
变量和条件gydF4y2Ba | 前中性,均值(SE)gydF4y2Ba | 前同余,均值(SE)gydF4y2Ba | 前不一致,均值(SE)gydF4y2Ba | 后中性,平均值(SE)gydF4y2Ba | 后同余,均值(SE)gydF4y2Ba | 后不一致,平均值(SE)gydF4y2Ba | |
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休息gydF4y2Ba | 643.6 (44.6)gydF4y2Ba | 679.4 (42.6)gydF4y2Ba | 732.7 (48.4)gydF4y2Ba | 602.5 (27.0)gydF4y2Ba | 676.4 (49.4)gydF4y2Ba | 693.8 (45.5)gydF4y2Ba |
2 d-exgydF4y2BacgydF4y2Ba | 605.4 (37.4)gydF4y2Ba | 637.3 (46.1)gydF4y2Ba | 684.3 (58.3)gydF4y2Ba | 607.5 (45.1)gydF4y2Ba | 637.6 (49.3)gydF4y2Ba | 698.6 (67.8)gydF4y2Ba | |
VR-EXgydF4y2BadgydF4y2Ba | 602.1 (31.2)gydF4y2Ba | 663.1 (35.3)gydF4y2Ba | 666.5 (45.0)gydF4y2Ba | 597.7 (49.4)gydF4y2Ba | 615.0 (40.2)gydF4y2Ba | 658.8 (50.4)gydF4y2Ba | |
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休息gydF4y2Ba | 96.8 (1.2)gydF4y2Ba | 96.4 (1.2)gydF4y2Ba | 93.2 (2.0)gydF4y2Ba | 96.9 (1.2)gydF4y2Ba | 96.9 (1.4)gydF4y2Ba | 92.7 (2.2)gydF4y2Ba |
2 d-exgydF4y2Ba | 97.9 (1.2)gydF4y2Ba | 95.3 (1.7)gydF4y2Ba | 93.2 (2.1)gydF4y2Ba | 96.4 (1.4)gydF4y2Ba | 95.3 (1.7)gydF4y2Ba | 97.4 (1.6)gydF4y2Ba | |
VR-EXgydF4y2Ba | 99.0 (0.7)gydF4y2Ba | 96.4 (0.9)gydF4y2Ba | 93.2 (2.1)gydF4y2Ba | 96.4 (1.2)gydF4y2Ba | 97.4 (1.2)gydF4y2Ba | 96.9 (1.6)gydF4y2Ba |
一个gydF4y2BaRT:反应时间。gydF4y2Ba
bgydF4y2BaCWST:色字Stroop任务。gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba2D-EX:在显示条件前锻炼。gydF4y2Ba
dgydF4y2BaVR-EX:头戴显示器条件下的锻炼。gydF4y2Ba
Stroop干扰(RT)在每个条件的治疗前和治疗后的差异。Stroop干扰差异无显著的主效应或交互作用。盒子的顶部和底部分别是第三和第一四分位数。胡须的上端和下端分别表示上四分位数1.5 IQRs内的最高数据点和下四分位数1.5 IQRs内的最低数据点。方框内的带表示中位数。红圈是平均值。2D-EX:锻炼前显示状态;RT:反应时间;VR-EX:头戴显示器条件下的锻炼。gydF4y2Ba
我们研究了2D-EX和VR-EX条件下Stroop干扰相关RT的变化与生理和心理参数的变化之间的相关性。VR-EX条件显示Stroop干扰与觉醒显著相关(gydF4y2Ba
在VR-EX条件下,Δarousal(后预)和ΔStroop干扰(后预)之间的关联。TDMS:二维情绪量表;VR-EX:头戴显示器条件下的锻炼。gydF4y2Ba
我们研究了2D-EX和VR-EX条件下生理和心理参数之间的相关性。VR-EX和2D-EX条件下各变量之间的相关系数和显著性结果的相关矩阵如所示gydF4y2Ba
(A) VR-EX和(B) 2D-EX条件下生理心理参数的相关矩阵。矩阵中的数字表示各变量之间的相关系数,星号表示相关显著(gydF4y2Ba
这项研究调查了VR健身游戏是否能增强执行功能和情绪。研究结果表明,VR健身游戏增强了积极情绪,如活力和活力,但没有改善执行功能。这些结果可以解释为运动后觉醒水平的提高。gydF4y2Ba
使用传统预测的最大HR估计[gydF4y2Ba
VR-EX条件导致POMS2活力-活动量表增加。2D-EX和VR-EX条件都增加了TDMS唤醒、稳定性和活力水平,但唤醒和活力水平在两种条件之间存在差异。参与者在两种情况下进行了相同强度的运动,这表明VR暴露可能会协同提高觉醒和活力水平。这些结果重复了之前的发现,VR锻炼可以改善情绪[gydF4y2Ba
我们检查了评估执行功能的Stroop干扰是否在这个实验中发生。行为测量显示,在中立试验中比在不一致试验中有更短的RT。因此,我们证实,在所有条件下,Stroop干扰都可以在急性运动或休息前后诱导。基于这些结果,我们首先比较了所有条件对Stroop干扰的影响,发现条件之间没有显著变化;此外,无论是2D-EX还是VR-EX,执行功能都没有改善。此外,尽管在活力、唤醒和活力水平上存在差异,VR-EX和2D-EX条件在执行功能改善方面没有差异。这些结果与我们的假设相反,也不同于先前的研究,即10分钟的中等强度运动可以增强执行功能[gydF4y2Ba
我们的分析显示,在2D-EX和VR-EX条件下,通过TDMS测量的唤醒水平都有所增加,但与之前的研究相反,在2D-EX条件下没有发现关联,而在VR-EX条件下发现了相反的关联。这种现象可以从唤醒水平的逆u型模型来考虑[gydF4y2Ba
运动后执行功能的提高不仅与兴奋水平有关,还与快乐水平有关[gydF4y2Ba
此外,我们的研究结果显示,无论是在VR-EX还是2D-EX条件下,执行功能都没有改善。这项研究中的2D-EX条件结合了锻炼和电脑游戏,参与者根据显示器上显示的目标进行锻炼。因此,我们的结果与之前的研究报告一致,即短暂运动和游戏的结合并不能改善执行功能[gydF4y2Ba
本研究的几个局限性需要注意。首先,它只包括没有定期锻炼习惯的健康成年人;因此,参与者间评价不足。为了阐明VR运动游戏的有效性,还需要在运动员、儿童和老年人中进行进一步的验证。其次,TDMS是一种心理而非生理量表,用于评估大脑唤醒水平。未来的研究应该使用脑电图来评估生理唤醒,以阐明基于大脑唤醒水平增强大脑功能的最佳VR锻炼游戏条件。第三,本研究使用了FitXR,一款具有固定运动强度的VR运动游戏;目前还不清楚研究结果在多大程度上适用于其他游戏。我们的研究结果表明,具有高认知要求的游戏可能会消除锻炼对执行功能的积极影响;然而,需要进一步的研究来确定低认知需求的游戏是否能改善执行功能。 In addition, as mentioned earlier, we examined the transient intervention effects of VR exergaming; however, long-term intervention effects remain unclear. VR exergaming can cause negative effects, such as VR sickness [
我们的研究证实,VR健身游戏可以改善一些情绪项目,但没有证据表明它可以改善执行功能。我们发现,具有高认知要求的VR健身游戏可能会抑制运动对执行功能的积极影响。为了提出促进运动习惯化的VR健身游戏,有必要进一步研究运动和增强大脑功能和情绪的VR条件的结合。gydF4y2Ba
锻炼前有一个显示条件gydF4y2Ba
彩色单词Stroop任务gydF4y2Ba
头戴显示设备gydF4y2Ba
心率gydF4y2Ba
心境概况第二版gydF4y2Ba
感知用力程度评定gydF4y2Ba
反应时间gydF4y2Ba
自发眨眼频率gydF4y2Ba
二维情绪量表gydF4y2Ba
虚拟现实gydF4y2Ba
使用头戴式显示器进行锻炼gydF4y2Ba
GO参与了这项研究的概念化,数据收集和分析,并撰写了手稿。DS和RK完成了数据分析和讨论。KI, TF, KY协助编辑最终稿。这项工作部分得到了日本科学促进会(JSPS)资助的JP19K20036 (GO)的支持。我们感谢意得志的英文编辑。gydF4y2Ba
没有宣布。gydF4y2Ba